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一个介域域间结构域介导热休克蛋白 70 分子伴侣的变构。

An interdomain sector mediating allostery in Hsp70 molecular chaperones.

机构信息

Department of Biochemistry and Molecular Biology, University of Massachusetts, Amherst, MA 01003, USA.

出版信息

Mol Syst Biol. 2010 Sep 21;6:414. doi: 10.1038/msb.2010.65.

DOI:10.1038/msb.2010.65
PMID:20865007
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2964120/
Abstract

Allosteric coupling between protein domains is fundamental to many cellular processes. For example, Hsp70 molecular chaperones use ATP binding by their actin-like N-terminal ATPase domain to control substrate interactions in their C-terminal substrate-binding domain, a reaction that is critical for protein folding in cells. Here, we generalize the statistical coupling analysis to simultaneously evaluate co-evolution between protein residues and functional divergence between sequences in protein sub-families. Applying this method in the Hsp70/110 protein family, we identify a sparse but structurally contiguous group of co-evolving residues called a 'sector', which is an attribute of the allosteric Hsp70 sub-family that links the functional sites of the two domains across a specific interdomain interface. Mutagenesis of Escherichia coli DnaK supports the conclusion that this interdomain sector underlies the allosteric coupling in this protein family. The identification of the Hsp70 sector provides a basis for further experiments to understand the mechanism of allostery and introduces the idea that cooperativity between interacting proteins or protein domains can be mediated by shared sectors.

摘要

蛋白质结构域之间的变构偶联是许多细胞过程的基础。例如,Hsp70 分子伴侣利用其肌动蛋白样 N 端 ATP 酶结构域与 ATP 的结合来控制其 C 端底物结合结构域中的底物相互作用,这是细胞内蛋白质折叠的关键反应。在这里,我们将统计耦合分析推广到同时评估蛋白质残基之间的共进化和蛋白质亚家族序列之间的功能分歧。在 Hsp70/110 蛋白家族中应用这种方法,我们确定了一个稀疏但结构上连续的共进化残基组,称为“扇区”,这是变构 Hsp70 亚家族的一个属性,它将两个结构域的功能位点连接在特定的结构域间界面上。对大肠杆菌 DnaK 的突变支持了这样的结论,即这个结构域间的扇区是该蛋白家族变构偶联的基础。Hsp70 扇区的鉴定为进一步理解变构机制的实验提供了基础,并提出了这样的观点,即相互作用的蛋白质或蛋白质结构域之间的协同作用可以通过共享的扇区来介导。

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