Cuando las proteínas están expuestas a tensiones como un choque térmico, pierden su estructura nativa y forman agregaciones insolubles tóxicas. La chaperona molecular bacteriana ClpB y su homólogo de levadura Hsp104 tienen la capacidad de desenredar y reactivar las proteínas agregadas. ClpB forma la estructura del anillo hexamérico y suEl protómero consta de dos núcleos de ATPasa, AAA1 y AAA2, y dos dominios adicionales, dominio N y dominio M. Utilizando la energía química de la hidrólisis de ATP, el anillo ClpB une las proteínas agregadas a través de su poro central para desenredarlas. La actividad de desagregación deClpB está regulado por los dominios M en forma de varilla que rodean la periferia del anillo de ClpB. Sin embargo, no se conocen los mecanismos de nivel molecular, como cómo la unión de ATP y la hidrólisis cambian la estructura de ClpB y cómo los cambios inducen la desagregación.La estructura tridimensional de ClpB / Hsp104 ha sido determinada por cristalografía de rayos X y análisis microscópico de partículas individuales crioelectrónicas, información sobreSin embargo, la dinámica de las moléculas individuales era necesaria para comprender el mecanismo.
Al utilizar una microscopía de fuerza atómica de alta velocidad HS-AFM, Uchihashi y sus compañeros de trabajo lograron observar cambios estructurales de las moléculas de ClpB con una resolución temporal de 100 ms por primera vez. En presencia de ATP, se forma ClpBanillo cerrado y abierto hexamérico. El número de subunidades en el anillo y el polimorfismo de las estructuras del anillo se confirmaron aún más por espectrometría de masas nativa y análisis de microscopía electrónica de tinción negativa, respectivamente. Durante la observación HS-AFM, estas dos conformaciones se convirtieronentre sí, y cuanto mayor es la concentración de ATP, mayor es la población del anillo cerrado. Además, los anillos cerrados se clasificaron en "redondos" cuya altura era casi uniforme, "espiral" en la que la altura cambiaba continuamente como una escalera de caracol, y "media espiral torcida" en la cual dos estructuras semicirculares se enfrentaban entre sí. La conformación semicircular torcida sugería que el anillo hexámerico consistía en dos trímeros. Esto también fue apoyado por svelocidad de editación analítica ultracentrifugación.Estas tres conformaciones también se convirtieron entre sí, y resultó que cuanto mayor era la concentración de ATP, mayor era la frecuencia de las conversiones.Estas observaciones revelaron que la unión de ATP indujo la formación de anillo cerrado y su hidrólisis causó cambios estructurales significativos entre las conformaciones redondas, espirales y semicirculares retorcidas.
A partir de las observaciones de mutantes de ClpB que se inhibieron la unión o la hidrólisis de ATP en AAA1 y / o AAA2, se aclararon las funciones individuales de estos dos dominios en la dinámica estructural. La unión de ATP a AAA1 induce la oligomerización de ClpB y el hexamericel estado se estabilizó mediante la unión de ATP al AAA2. Los cambios estructurales entre las formas redonda, espiral y semicircular retorcida fueron causados por la hidrólisis de ATP en AAA2. Además, los cambios estructurales mutuos de los anillos cerrados disminuyeron drásticamente enun mutante del dominio M que perdió actividad de desagregación pero retuvo la actividad de ATPasa, lo que sugiere que los cambios estructurales jugaron un papel importante en la reacción de desagregación.
La agregación de proteínas está estrechamente relacionada con diversas enfermedades, incluida la enfermedad de Alzheimer. La formación de agregación de proteínas también es problemática en el uso de proteínas en los campos médico e industrial. Los resultados de esta investigación tienen el potencial de contribuir al tratamiento de tales enfermedades y /o mantenimiento de proteínas útiles. Además, ClpB pertenece a la familia de proteínas AAA + que contiene varias proteínas importantes que contribuyen a la replicación del ADN, la fusión de membranas, la degradación de proteínas y el mantenimiento del reloj circadiano. Los miembros de esta familia compartieron dominios AAA + como núcleos ATPasa, ySe puede esperar que los resultados de esta investigación conduzcan a la aclaración del mecanismo común de estas proteínas de la familia AAA +.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :