タンパク質は超分子自己組み立ての限界に進化します

Hector Garcia-Seisdedos¹, Charly Empereur-Mot¹, Nadav Elad²

¹Department of Structural Biology, Weizmann Institute of Science, Rehovot 7610001, Israel.

Nature

|August 8, 2017

まとめ

シメトリックなタンパク質複合体は,突然変異が表面の水嫌性を高めると,有害な線維を形成する. この研究は,病状とナノマテリアルの設計に関する洞察を提供して,組み立てを予測する幾何学的"ホットスポット"を明らかにします.

科学分野:

生物化学
構造生物学
分子生物学

背景:

タンパク質が対称的な複合体として自己組織化することは生命全体で一般的です
タンパク質の対称性は,状細胞病に見られるように,有害な結合につながります.

研究の目的:

シンメトリックな複合体における突然変異によるタンパク質の自己組み立ての普遍性を調査する.
タンパク質構造の幾何学と超分子組成の関係を探る
組み立てのための予測可能なホットスポットを特定し,保護メカニズムを理解する.

主な方法:

Escherichia coli の 12 つの異なる対称性のあるタンパク質複合体で表面水性を増やす点変異を導入した.
Saccharomyces cerevisiaeで発現した変異体は in vivo アセンブリで観察する.
バイオ物理学的測定と電子顕微鏡を用いてアセンブリを特徴づけました
ミュータントの構造分析と大量の対称複合体のデータセットを行いました

主要な成果:

すべての試験された対称複合体は,変異によって,in vitroおよびin vivoで超分子組成を形成した.
単点変異は4つの症例で長線維の形成を誘発した.
ミュータントはアミロイド形成とは異なる折りたたまれた状態で自己組織化します
構造によって予測可能な,超分子組成のための,特定された幾何学的"ホットスポット".
化学的に緩衝して誤った組み立てを防ぐことがわかりました

結論:

ポイント変異は,折りたたまれたタンパク質を高次元の構造に誘導することがよくあります.
間違った組み立ての可能性は負の選択によって相殺されます
この現象は細胞内ナノ材料の設計に利用できる.

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