1.简介
蛋白质二硫键异构酶是在错误折叠的蛋白质底物中校正和洗脱错误二硫键的酶,对许多分泌蛋白质的正确折叠和功能很重要(Berkmen等。, 2005; Hiniker&Bardwell,2004年). 典型的细菌二硫化物异构酶是来自大肠杆菌(EcDsbC;扎普等。, 1995; 传教士等。, 1994; 舍甫契克等。, 1994). EcDsbC作为二聚体发挥作用;当N末端二聚结构域被删除时,产生的蛋白质缺乏二硫键异构酶活性(Sun&Wang,2000)也无法与其氧化还原合作伙伴EcDsbD(Goldstone等。, 2001). 每个EcDsbC原聚体都有一个硫氧还蛋白折叠体催化域具有氧化还原活性基序,由两个由其他两个氨基酸(CXX年C类;麦卡锡等。, 2000). EcDsbC的二硫异构酶活性要求催化半胱氨酸为二硫醇还原形式(Darby等。, 1998)这种形式是由EcDsbC与其氧化还原伙伴膜蛋白EcDsbD(Goldstone等。, 2001).
最近,我们报道了奇异变形杆菌铜敏感性蛋白C抑制剂(PmScsC;Furlong等。, 2017). 与DsbC一样,PmScsC是一种具有硫氧还蛋白折叠的蛋白质二硫键异构酶催化域(富隆等。, 2017)氧化还原活性半胱氨酸(Furlong等。, 2017)和一种氧化还原伙伴膜蛋白(PmScsB),可减少活性位点半胱氨酸(Furlong等。, 2018). 与DsbC不同,PmScsC是三聚体而不是二聚体(Furlong等。, 2017). 三晶体结构和小角度X射线散射(SAXS)分析也表明PmScsC是高度动态的(Furlong等。, 2017). 负责这种构象灵活性的区域是蛋白质三聚化茎内的一个11-氨基酸连接子。用刚性螺旋肽连接体(PmScsC RHP)替换柔性连接体限制了催化域相对于三聚体柄,产生一种作为二硫键异构酶不活跃的蛋白质。此外,PmScsC缺乏三聚化茎(N末端41残基;PmScsCΔN) 作为二硫键异构酶也不活跃,但具有二硫醇氧化酶活性(Furlong等。, 2017). 天然蛋白和PmScsC RHP变体均未表现出二硫醇氧化酶活性。天然蛋白质(二硫化物异构酶)和PmScsC之间活性谱的差异ΔN(二硫醇氧化酶)被认为是它们不同寡聚状态的结果。
在这里,我们报告了PmScsC的结构特征ΔN与PmScsC的结构和功能表征Δ连接剂(删除11-氨基酸柔性连接剂的变体;图1). 这个晶体结构PmScsC的Δ正如所料,N揭示了一种与催化域来自全长PmScsC原聚体。我们证明了PmScsCΔ连接子变体缺乏二硫键异构酶和二硫醇氧化酶活性。·晶体结构揭示了PmScsC的三元排列Δ链接器,催化域紧密地相互填充。相反,SAXS分析表明PmScsC的低聚物状态Δ连接物是浓度依赖的,低浓度下呈单体形式,高浓度下呈二聚体形式。为了进行比较,我们通过SAXS分析了全长天然PmScsC的浓度系列,表明即使在非常低的浓度下,溶液中天然蛋白的优势物种也是三聚体。
| 图1 本研究中使用的PmScsC变体的示意图。对应于催化结构域的区域以绿色显示,三聚化茎以洋红色显示,代表柔性连接体的区域以青色显示。橙色圆圈表示氧化还原活性半胱氨酸的大致位置。 |
2.材料和方法
2.2. 二硫异构酶和二硫醇氧化酶测定
PmScsC的二硫异构酶和二硫醇氧化酶活性Δ如前所述确定链接器(Furlong等。, 2017). 简言之,为了测定二硫键异构酶的活性,我们评估了该蛋白质对打乱的RNase A(scRNase A)进行重折叠的能力。0.23 毫克 毫升−1(10 µM(M))PmScsC公司ΔLinker孵化了40个 µM(M)scRNase A;在不同的时间点采集样品,用分光光度法测定RNase A活性,最终浓度为3 米M(M)胞苷3′,5′-环磷酸单酯(cCMP)。结果以仅RNase a对照活性的百分比报告,并针对仅scRNase a-阴性对照进行调整。PmScsC的二硫醇氧化酶活性Δ通过测量蛋白质在合成肽中两个半胱氨酸之间形成二硫键的能力来评估链接器。肽底物具有在N末端与铕结合的1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸(DOTA)和在C末端与赖氨酸甲氧基香豆素酰胺(MCA)结合。随着半胱氨酸被氧化,肽的末端变得非常接近,从而导致荧光增强。PmScsC公司Δ链接器(80 n个M(M)或0.002 毫克 毫升−1)与8个 µM(M)使用Synergy H1 Hybrid平板阅读器(美国佛蒙特州BioTek)监测肽底物的含量和荧光随时间的增加,在340和615的激发和发射波长下读取荧光 nm。肽氧化速率与原型二硫醇氧化酶EcDsbA的活性有关。将二硫键异构酶和二硫醇氧化酶测定分别重复两次和三次,并报告各自的平均值和标准偏差。
2.3. 结晶
PmScsC的初始结晶命中ΔN和PmScsCΔ在昆士兰大学远程操作结晶和X射线衍射设施(UQ ROCX)中,使用蚊子机器人(英国墨尔本TTP Labtech)设置的商用结晶屏,在96周的悬挂滴蒸气扩散实验中发现了链接物。所有结晶实验均在293培养 并使用岩石成像仪进行监测摇滚乐制作者软件(Formulatrix,美国马萨诸塞州沃尔瑟姆)。
PmScsC的衍射良好的杆状晶体ΔN是在一个96 well的筛板中获得的,筛板由200个筛板组成 nl PEGRx HT(美国加利福尼亚州Aliso Viejo Hampton Research)条件C10[0.1 M(M)三水醋酸钠pH 4.5,30%(w个/v(v))PEG单甲醚5000]和200 nl 38号 毫克 毫升−1PmScsC公司Δ10中为N 米M(M)HEPES pH 7.4。全氟聚醚(美国加利福尼亚州Aliso Viejo,Hampton Research)用于在液氮中闪蒸冷却晶体之前对其进行低温保护。
PmScsC针状晶体Δ在商业屏幕JCSG的F12井中获得链接器-加(Molecular Dimensions,Newmarket,England),然后在24孔板栅筛中围绕原始条件进行优化。这种优化产生了更坚固、衍射更好的晶体。数据收集自使用1生长的晶体 0.1微升 M(M)HEPES pH值7,32%(v(v)/v(v))Jeffamine M-600和1 40微升 毫克 毫升−1PmScsC公司Δ链接器输入10 米M(M)HEPES pH 7.4、150 米M(M)氯化钠。晶体在结晶条件下加20%乙二醇进行低温保护,然后在低温流中闪蒸冷却(100 K) ●●●●。
2.4. 数据收集、结构解决和细化
PmScsC的数据Δ使用0.95370的波长收集N结构 100时的奥数 澳大利亚同步加速器MX2光束线上的K,使用蓝色-Ice软件(McPhillips等。, 2002). 数据经过处理并在三角中缩放空间组 P(P)312使用XDS公司(卡布施,2010年),无意义(埃文斯,2006年)和SCALA公司(埃文斯,2006年). 通过以下方法获得相位分子置换在里面相位器(麦考伊等。, 2007)使用肠道沙门菌伤寒血清型ScsC(PDB条目4gx赫兹; 牧羊人等。, 2013)作为模型。在中通过迭代模型构建改进了初始模型库特(埃姆斯利等。, 2010)和精炼在里面菲尼克斯(亚当斯等。, 2010). 最终PmScsC的质量ΔN模型评估使用摩尔概率(陈)等。, 2010)并且有一个R(右)自由的20.8%的值和R(右)工作分辨率为2.15时的17.5% Å。坐标和结构因子已根据代码保存在蛋白质数据库中6个月和原始数据图像可从https://doi.org/10.14264/uql.2018.843.
PmScsC的数据Δ在UQ ROCX低温条件下收集链环结构(100 K) 使用Rigaku FR-E超明亮X射线发生器,产生波长为1.54187的X射线 欧,和一个日惹土星944 CCD区域探测器。数据收集是通过Rigaku进行的CrystalClear公司(v.2.0)程序。数据在中处理iMosflm公司(v.7.1.3;巴提耶等。, 2011)带有空间组 H(H)32(也称为R(右)32:小时)并按比例增加漫无目的的(Evans&Murshudov,2013年)如在中央对手方清算所4套房(v.6.5.008;Winn等。, 2011). 由于UQ ROCX的探测器距离限制,衍射数据的最高分辨率限制为2.08 Å。晶体强烈衍射,导致非常高的平均值我/σ(我)值(总体27.2,最高分辨率外壳中11.8)。该结构分阶段建造分子置换使用相位器(麦考伊等。, 2007)和催化域紧凑型PmScsC晶体结构(残留物47–224;PDB条目4xvw(四驱车))被用作搜索模型。然后手动将三聚化域(不含11-氨基酸柔性连接体)构建到库特(埃姆斯利等。, 2010). 使用轮次菲尼克斯定义和手动调整库特,参考摩尔概率(陈)等。, 2010). 决赛R(右)自由的和R(右)工作值分别为21.0%和17.4%,分辨率为2.08 Å。坐标和结构因子已根据代码保存在蛋白质数据库中6英里小时和原始数据图像可从https://doi.org/10.14264/ucl-2018.842所有结构图均于年制作PyMOL公司(v.1.6;Schödinger)和结构定线库特使用“叠加”命令(Emsley等。, 2010)与C对齐α用最小二乘法计算原子。这个联系人来自的程序中央对手方清算所4套房(优胜者等。, 2011)用于分析PmScsC和PmScsC三聚体柄之间的相互作用Δ链接器。数据收集和细化统计如表1所示.
| PmScsC公司ΔN个 | PmScsC公司Δ链接器 | PDB代码 | 6烯 | 6英里小时 | 数据收集 | 波长(Ω) | 0.9537 | 1.541870 | 分辨率(Ω) | 45.68–2.15 (2.22–2.15) | 24.99–2.08 (2.14–2.08) | “空间”组 | P(P)312 | H(H)32/R(右)32:小时 | 一,b条,c(c)(Å) | 105.5, 105.5, 35.13 | 64.04, 64.04, 299.83 | α,β,γ(°) | 90, 90, 120 | 90, 90, 120 | 测量反射次数 | 265709 (21092) | 148450 (8858) | 独特反射次数 | 12203 (1027) | 14715 (1135) | R(右)合并 | 0.132 (0.877) | 0.059 (0.140) | R(右)测量 | 0.135 (0.899) | 0.063 (0.150) | 平均值我/σ(我) | 21.6 (4.9) | 27.2(11.8) | 多重性 | 21.8 (20.5) | 10.1 (7.8) | 完整性(%) | 99.7 (97.0) | 99.9(100.0) | 威尔逊B类系数(Ω2) | 28.3 | 16.9 | 精炼 | 不对称单元中的单体数量 | 1 | 1 | 细化中使用的分辨率(Å) | 35.13–2.15 | 24.99–2.08 | 独特反射次数 | 12196 | 14704 | R(右)自由的(%) | 20.8 | 21 | R(右)工作(%) | 17.5 | 17.4 | 蛋白质原子数(非H) | 1333 | 1671 | 配体原子数 | 0 | 0 | 水域数量 | 68 | 131 | B类因子(λ2) | 平均 | 34.7 | 30.5 | 蛋白质原子 | 34.6 | 30.3 | 水域 | 37.2 | 33.4 | R.m.s.d.,粘结长度(Ω) | 0.004 | 0.003 | R.m.s.d.,粘结角(°) | 0.815 | 0.687 | 摩尔概率结果 | 拉马钱德兰支持(%) | 98.9 | 99.5 | Ramachandran异常值(%) | 0.6 | 0 | 冲撞得分 | 0.37 | 1.17 | | |
2.5. SAXS公司
SAXS数据是在澳大利亚同步加速器(Kirby)的SAXS/WAXS光束线上收集的等。, 2013). 使用散漫的大脑软件(v.2.71;澳大利亚同步加速器;https://archive.synchrotron.org.au/aussyncbeamlines/saxswaxs/software-saxswax)并对数据进行了溶剂散射、样品透射和检测器灵敏度校正。0.1、0.5、2.0、5.0和10.0 毫克 毫升−1PmScsC样品ΔN是通过稀释30 毫克 毫升−1库存10 米M(M)HEPES pH 7.4,150 米M(M)氯化钠。对于PmScsC和PmScsCΔ链接器,在离心浓缩过程中采集样品,并且这些样品的浓度(基于A类280读数)调整为0.1、0.5、2.0、5.0或10.0 毫克 毫升−1在10中 米M(M)HEPES pH 7.4、150 米M(M)氯化钠。这些样品以及空白(10 米M(M)HEPES pH 7.4,150 米M(M)NaCl)装入96孔板中(表2; Trewella公司等。, 2017). 根据多孔体积(费歇尔等。, 2010)和来自我(0)使用由蛋白质序列确定的对比度和部分比体积,使用护根物(v.1.1;惠顿等。, 2008). 对于PmScsCΔN、 数据处理和吉尼亚分析使用普里默斯(v.3.2;科纳列夫等。, 2003). 对距离分布函数[第页(第页)]根据实验数据生成,使用GNOM公司(第4.6节;Svergun,1992年),从中我(0)中,R(右)克和D类最大值已确定。达明(v.5.3;Svergun,1999年)用于生成蛋白质的16个虚拟原子模型,这些模型的平均值使用达马弗(v.2.8.0;Volkov和Svergun,2003年),平均结构的分辨率使用SASRES公司(图卡宁等。, 2016). 在平均过程中使用了所有16个伪原子模型。PmScsC的模型散射曲线ΔN(SASBDB IDSASDEK4号机组)是根据晶体结构(PDB条目6烯)使用CRYSOL公司(v.2.8.3;斯维尔贡等。, 1995).
| PmScsC公司ΔN个 | PmScsC公司 | PmScsC公司Δ链接器 | SASBDB ID | SASDEK4号机组 | 萨斯德4 | SASDEQ4系统 | 数据收集参数 | 仪器 | SAXS/WAXS,澳大利亚同步加速器 | 横梁几何形状 | 点 | 波长(Ω) | 1.033 | 样品到检测器的距离(m) | 3.330 | q个-范围(Ω−1) | 0.008–0.363 | 温度(K) | 283 | 绝对强度校准 | 水 | 暴露时间(s) | 38 (38 × 1 s暴露) | 配置 | 96-well板的浓度系列 | 蛋白质浓度范围(mg 毫升−1) | 0.1–10.0 | 样本详细信息 | 消光系数[A类280, 0.1%(w个/v(v))] | 0.643 | 0.528 | 0.558 | 局部比体积(cm三 克−1) | 0.742 | 0.741 | 0.743 | 对比度,Δρ(1010 厘米−2) | 2.79 | 2.80 | 2.78 | 分子质量(来自序列)(kDa) | 20.2 | 24.8 | 23.4 | 蛋白质浓度(mg 毫升−1) | 0.50† | 0.1, 0.5, 2.0, 5.0, 10.0 | 0.1, 0.5, 2.0, 5.0, 10.0 | 结构参数 | 我(0)(来自吉尼亚)(cm−1) | 0.004055 ± 0.00001 | — | — | R(右)克(来自吉尼亚) | 17.0 ± 0.1 | — | — | 我(0)[来自第页(第页)](厘米−1) | 0.004053 ± 0.00001 | — | — | R(右)克[来自第页(第页)] (Å) | 17.0 ± 0.1 | — | — | D类最大值(Å) | 55±2 | — | — | 多孔体积(Ω三) | 22200 ± 1000 | — | — | 分子量测定 | | | | 分子质量[来自我(0)](kDa) | 11 ± 2 | — | — | 分子质量(来自多孔材料)(kDa) | 19 ± 1 | — | — | | †PmScsC公司Δ编号:我(0) = 0.00140 ± 0.00002 厘米−1,R(右)克= 16.9 ± 0.3 Å,M(M)= 19.8 kDa(0.1 毫克 毫升−1);我(0) = 0.004053 ± 0.000001 厘米−1,R(右)克= 17.0 ± 0.1 Å,M(M)= 19.1 kDa(0.5 毫克 毫升−1);我(0) = 0.01839 ± 0.00003 厘米−1,R(右)克= 17.1 ± 0.1 Å,M(M)= 19.3 kDa(2.0 毫克 毫升−1);我(0)=0.05463±0.00005 厘米−1,R(右)克= 17.2 ± 0.1 Å,M(M)= 19.6 kDa(5.0 毫克 毫升−1);我(0) = 0.10756 ± 0.00005 厘米−1,R(右)克= 17.0 ± 0.1 Å,M(M)= 19.2 kDa(10.0 毫克 毫升−1). 多孔体积的质量被用作浓度估计值,从中得出质量我(0)与预期质量不一致。0.5 毫克 毫升−1数据用于后续数据分析。 |
对于PmScsC(SASBDB IDSASDER4号机组)和PmScsCΔ链接器(SASBDB IDSASDEQ4系统),数据被建模为模型散射曲线的线性组合,以量化溶液中不同低聚态的比例(Hu等。, 2012). PmScsC单体的结构(链A类),二聚体(链A类和B类)和三聚体(链A类,B类和C)是从珊瑚先前针对PmScsC的SAXS数据优化的模型(SASBDB IDSASDB94标准; 弗隆等。, 2017). PmScsC的结构Δ连接单体(链A类),二聚体(链A类和B类)和三聚体(链A类,B类和C)是从晶体结构PmScsC的Δ链接器(PDB条目6英里小时). 使用以下公式计算每个低聚物的散射曲线CRYSOL公司(第2.8.3节;Svergun等。, 1995). 计算的散射曲线(单位为e2)乘以第页e(电子)2(厘米2 e(电子)−2)×N个A类(摩尔−1) × 10−3(l) 厘米−3)=4.78181×10−5(厘米−1 e(电子)−2 摩尔−1 l) ●●●●。这种归一化允许在绝对尺度上拟合实验数据而产生的系数被解释为溶液中每个低聚物的摩尔浓度。对于PmScsC,单体和三聚体散射曲线的线性组合拟合到每个浓度的散射数据。此外,为了减少自由参数的数量,对每个SAXS曲线的单体浓度进行了优化,并使用通用的平衡常数, K(K)t吨()三聚体的浓度根据K(K)t吨和莫莫默浓度。对于PmScsCΔLinker,单体、二聚体和三聚体的线性组合散射曲线被拟合到每个浓度的散射数据。再次,为了减少自由参数的数量,还优化了每个SAXS曲线的单体浓度以及两个常见的平衡常数,K(K)d日()、和K(K)t吨(). 二聚体的浓度根据K(K)d日以及单体浓度,而三聚体的浓度是根据K(K)t吨单体和二聚体的浓度。根据每个成分的模型浓度,还计算了每个SAXS数据集的总蛋白质浓度,这些数据见表3这些计算的浓度系统地低于测量的蛋白质浓度。
测量浓度(mg 毫升−1) | 计算浓度(mg 毫升−1) | 单体分数 | 二聚体分数 | Trimer分数 | 本地PmSCs(K(K)t吨= 6.3 × 10−18 M(M)2) | 0.1 | 0.05 (0.06) | 0.01 (0.21) | — | 0.99 (0.79) | 0.5 | 0.33(0.33) | 0.00 (0.04) | — | 1.00 (0.96) | 2 | 1.48(1.48) | 0.00 (0.00) | — | 1.00 (1.00) | 5 | 3.74 (3.74) | 0.00 (0.00) | — | 1.00 (1.00) | 10 | 7.07 (7.08) | 0.00 (0.00) | — | 1.00 (1.00) | PmScsC公司Δ链接器(K(K)d日= 2.1 × 10−4 M(M);K(K)t吨= 7.3 × 10−4 M(M)) | 0.1 | 0.07(0.07) | 0.97 (1.00) | 0.03 (0.00) | 0.00 (0.00) | 0.5 | 0.36 (0.36) | 0.88 (0.94) | 0.12 (0.00) | 0.00 (0.06) | 2 | 1.31 (1.30) | 0.71 (0.67) | 0.27 (0.33) | 0.02 (0.00) | 5 | 3.55 (3.55) | 0.53 (0.55) | 0.41 (0.37) | 0.07 (0.08) | 10 | 7.17 (7.15) | 0.40 (0.37) | 0.48 (0.49) | 0.12 (0.10) | | |
4.讨论
本研究重点描述了PmScsC的两个变体,其天然形式是一种高度动态的三聚二硫异构酶。天然PmScsC原聚体由一个N-末端三聚化茎组成,该茎带有一个连接到C-末端硫氧还蛋白折叠体的11-氨基酸柔性连接体催化域隐藏CXX年C活动站点。为了更好地理解三聚体柄和柔性连接体的作用,我们设计了变体PmScsCΔN和PmScsCΔ链接器。PmScsC公司ΔN缺乏天然PmScsC构建体的前41个氨基酸;其二硫异构酶活性的丧失和二硫醇氧化酶活性的增加以前已有报道(Furlong等。, 2017). PmScsC公司Δ这里最新报道了Linker,它缺乏构成柔性连接体的11种氨基酸。这里,我们报告了PmScsC的结构Δ并分析了PmScsC的结构和生化功能Δ链接器。
X射线晶体结构PmScsC的ΔN与之前的MALS数据一致,表明该变体为单体(Furlong等。, 2017). 这个晶体结构也与溶液SAXS数据和SAXS分析获得的低分辨率模型一致。尽管PmScsCΔN个晶体结构与天然PmScsC三种晶体结构中每个晶体结构的催化域结构非常相似,与天然酶不同,它缺乏二硫键异构酶(二硫键合)活性,而具有二硫醇氧化酶(二硫形成)活性。PmScsC催化域具有酸性催化半胱氨酸和能量不利的二硫化物(Furlong等。, 2017),这也是原型但单体二硫醇氧化酶EcDsbA的特征,因此在模型分析中去除N-末端三聚残基导致氧化酶活性可能并不奇怪。此外,单体PmSCs之间的结构相似性ΔN和天然三聚体PmScsC的催化结构域支持这一概念,即它是N末端干,它定义了催化域是单体或三聚体,这是异构酶或氧化酶活性的决定因素。简单地说,我们观察到的天然PmScsC和变异PmScsC之间的差异活性ΔN不是催化域因为同样的催化域具有氧化酶(单体蛋白)或异构酶(三聚体蛋白)活性的倾向,这取决于其上下文。PmScsC的异构酶活性需要其N-末端三聚结构域和C-末端催化域,EcDsbC的异构酶活性需要其二聚结构域和催化域(孙和王,2000).
我们的SAXS分析表明,即使在低浓度下,天然PmSCs在溶液中也是三聚体。然而,PmScsC的SAXS分析ΔLinker表明它主要以单体或低亲和力二聚体的形式存在(K(K)d日约200 µM(M))与溶液中的三聚体相比,尽管它以三聚体形式结晶。总之,这些数据表明,去除三聚化杆和催化结构域之间的PmScsC柔性连接体会产生意想不到的后果,降低在溶液中形成稳定三聚体的倾向。
这个晶体结构PmScsC的ΔLinker揭示了为什么与溶液中的单体和二聚体形式相比,三聚体形式的变体可能在能量上不利。PmScsC的三聚体-茎相互作用Δ连接子与在天然酶的晶体结构中观察到的连接子相似,但所有三个催化基序与任何天然PmScsC晶体结构中的连接子都更接近。这种紧密的封装表明PmScsC中催化域之间可能存在不利的接触Δ可能导致三聚体不稳定的连接物。事实上晶体结构PmScsC的ΔLinker揭示了一种原聚体可接触表面上靠近催化基序的带正电荷的补丁与另一种原聚体上的中性/疏水补丁之间的紧密联系。在PmScsC的晶体包装中ΔN结构(不受三聚化柄的约束),在催化基序附近没有涉及带正电荷的表面补丁的接触,这表明不适合在此位置进行填充。因此,PmScsC的形成Δ连接体三聚体可能取决于三聚化茎之间形成的有利相互作用和催化域之间的不利相互作用的平衡。在较低浓度下,催化域之间的不利相互作用可能会覆盖有利相互作用,但在较高浓度下,随着更多分子紧密接触,热力学上可能更有利于三聚螺旋的疏水部分相互作用。催化结构域和三聚化茎相互作用之间的这种相互作用可以解释为什么PmScsC的低聚物状态Δ溶液中的连接物随蛋白质浓度的变化而变化。总的来说晶体结构和PmScsC的SAXS分析ΔLinker认为,11个氨基酸的连接体通过(i)充当三聚和催化结构域之间的间隔物,以形成稳定的三聚体,以及(ii)提供催化结构域之间必要的功能动力学和协同作用(Furlong等。, 2017).
从PmScsC中去除11-氨基酸柔性连接物对蛋白质活性的影响:与天然蛋白质不同,PmScsCΔLinker没有二硫键异构酶活性。PmScsC的结构表征ΔLinker揭示了这一结果的两个潜在原因。首先,在分析中使用的浓度(10 µM(M), ∼0.2 毫克 毫升−1)大多数蛋白质可能是单体的(图8c(c))我们从PmScsC了解到ΔN变异体研究表明单体蛋白具有低蛋白二硫键异构酶活性(Furlong等。, 2017). 其次,即使有足够的三聚体PmSCsΔ解决方案中存在链接器晶体结构这表明,催化结构域之间的空间有限,无法与错误折叠的蛋白质底物结合,而二硫键可能无法被洗牌。有趣的是,PmScsCΔ在二硫醇氧化酶分析中,连接物是不活跃的。鉴于在本试验中测试的浓度下,蛋白质主要是单体(80 n个M(M)或0.002 毫克 毫升−1; 图8c(c))我们预计,就像单体PmScsCΔN、 它具有氧化酶活性。对这一结果的一种解释是PmScsC的N端疏水区Δ链接器以某种方式阻断了单体PmScsC中可用的底物结合位点ΔN。
总的来说,我们对PmScsC的结构和功能进行了表征ΔN和PmScsCΔLinker为三聚二硫异构酶PmScsC独特结构特征的重要性提供了新的见解。我们证实了先前的假设,即二硫键异构酶与二硫醇氧化酶相似但有所区别,因为二硫键异构酶需要齐聚域和a催化域。我们进一步提出,PmScsC的柔性连接物不仅作为一种变形肽,而且作为一种间隔物,在催化结构域之间实现功能柔性,具有重要意义。我们认为,催化结构域之间的这种功能灵活性对于二硫异构酶PmScsC的协同酶活性是必要的。最后,更一般地说,我们发现从蛋白质中删除氨基酸可能会产生意想不到的后果。在这种情况下,删除灵活链接器意外地更改了齐聚蛋白质的动力学,即使直接参与三聚反应的区域保持完整。
致谢
我们感谢昆士兰大学显微镜和显微分析中心的远程操作结晶和X射线(UQ ROCX)设施的使用以及工作人员戈登·金和卡尔·拜里尔的支持。我们还感谢澳大利亚同步加速器MX和SAXS设施的使用,并感谢工作人员的支持。
资金筹措信息
这项工作得到了澳大利亚研究委员会桂冠奖学金(FL0992138 to JLM)、澳大利亚国家卫生和医学研究拨款(1099151 to JLMs)、澳大利亚政府研究培训计划津贴(给EJF)和分子生物科学研究促进奖研究所(给EJFs)的支持。
工具书类
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| 结构 生物学 |
国际标准编号:2059-7983
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