腺嘌呤核糖开关适配体的序列依赖性折叠景观

预测核糖开关的功能需要定量描述其折叠景观，以便估计适配体开关区域构象变化的势垒和时间尺度。通过结合全原子分子动力学和粗粒化模型模拟，我们研究了腺嘌呤（A）结合的add和pbuE A-核糖开关对机械力的响应。这两个核糖开关包含一个结构相似的三路连接，由三个配对螺旋P1、P2和P3形成，但执行不同的功能。利用拉动模拟（基于MD模拟生成的结构），我们表明在add A-核糖开关中，P1撕裂后，主要的解折叠路径是P2断裂，随后P3展开。在pbuE A-核糖开关中，P1解折叠后，P3先于P2断裂。螺旋的解折叠顺序（与单分子拉动实验一致）由各个螺旋的相对稳定性决定。我们的结果表明，孤立螺旋的稳定性决定了这些非编码区域中的组装顺序和对力的响应。我们利用pbuE A-核糖开关的模拟自由能剖面估计了变构开关的时间尺度，表明该核糖开关受动力学控制，为基于单分子拉动实验的结论提供了额外支持。稳定性假说的一个推论是，add A-核糖开关P2螺旋中的单点突变（U28C）会增加P2的稳定性，从而使两个核糖开关的折叠景观相似。该预测可在单分子拉动实验中得到检验。