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RfaH转录因子中α-螺旋到β-桶构象转变的分子动力学研究。

Molecular dynamics investigations of the α-helix to β-barrel conformational transformation in the RfaH transcription factor.

作者信息

Gc Jeevan B, Bhandari Yuba R, Gerstman Bernard S, Chapagain Prem P

机构信息

Department of Physics, Florida International University , Miami, Florida 33199, United States.

出版信息

J Phys Chem B. 2014 May 15;118(19):5101-8. doi: 10.1021/jp502193v. Epub 2014 May 6.

DOI:10.1021/jp502193v
PMID:24758259
Abstract

The C-terminal domain (CTD) of the transcription antiterminator RfaH folds to an α-helix bundle when it interacts with its N-terminal domain (NTD) but it undergoes an all-α to all-β conformational transformation when it does not interact with the NTD. The RfaH-CTD in the all-α topology is involved in regulating transcription whereas in the all-β topology it is involved in stimulating translation by recruiting a ribosome to an mRNA. Because the conformational transformation in RfaH-CTD gives it a different function, it is labeled as a transformer protein, a class that may eventually include many other functional proteins. The structure and function of RfaH is of interest for its own sake, as well as for the value it may serve as a model system for investigating structural transformations in general. We used replica exchange molecular dynamics simulations with implicit solvent to investigate the α-helix to β-structure transformation of RfaH-CTD, followed by structural relaxation with detailed all atom simulations for the best replica. The importance of interfacial interactions between the two domains of RfaH is highlighted by the compromised structural integrity of the helical form of the CTD in the absence NTD. Calculations of free-energy landscape and transfer entropy elucidate the details of the RfaH-CTD transformation process.

摘要

转录抗终止因子RfaH的C端结构域(CTD)在与N端结构域(NTD)相互作用时折叠成α螺旋束,但在不与NTD相互作用时会经历从全α构象到全β构象的转变。处于全α拓扑结构的RfaH-CTD参与转录调控,而处于全β拓扑结构时,它通过将核糖体招募到mRNA上参与刺激翻译。由于RfaH-CTD中的构象转变赋予其不同的功能,它被标记为一种转变蛋白,这类蛋白最终可能包括许多其他功能蛋白。RfaH的结构和功能本身就很有趣,同时它作为一个通用的研究结构转变的模型系统也具有价值。我们使用隐式溶剂的复制交换分子动力学模拟来研究RfaH-CTD从α螺旋到β结构的转变,随后对最佳复制品进行详细的全原子模拟以进行结构弛豫。在没有NTD的情况下,CTD螺旋形式的结构完整性受损,这突出了RfaH两个结构域之间界面相互作用的重要性。自由能景观和转移熵的计算阐明了RfaH-CTD转变过程的细节。

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