冷凍電子トモグラフィによるチャペロニン機能の視覚化

Jonathan Wagner^1,2,3,4, Alonso I Carvajal¹, Andreas Bracher¹

¹Department of Cellular Biochemistry, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried, Germany.

Nature

|August 21, 2024

まとめ

GroELやGroESのようなチャペロニンは細胞内のタンパク質の折り畳みを促進しますこの研究では,これらの複合体を in situで視覚化し,その本来のサイクルとクライアントタンパク質の結合と折り畳みを明らかにします.

科学分野:

分子生物学
構造生物学
細胞生物学

背景:

チャペロニンはタンパク質の折りたたみを支援する重要な分子機構です
バクテリアのシャペロニンGroELは,そのコファクターGroESと共に,タンパク質の折りたたみのためのケージのような構造を形成する.
以前の研究では,チャペロニンの機能を理解するために,in vitroの分析に頼っていた.

研究の目的:

GroEL,GroES,およびクライアントタンパク質の機能的ステキオメトリーを in situ で決定する.
自然な細胞環境でチャペロニン複合体を視覚化するために
バクテリアのチャペロニンの本来の反応サイクルを解明する.

主な方法:

細胞内のシャペロニン複合体を視覚化するために,冷凍電子トモグラフィーを使用した.
チャペロニン複合体の形状を定量的に分析した.
高解像度構造を in vitro で検証した.

主要な成果:

GroEL複合体の約55-70%はGroESを非対称的に結合し,残りの部分は対称である.
サブストラットタンパク質は非対称複合体の自由環に存在し,サブストラット受容状態を示す.
GroEL-GroES室内での放出前にカプセル化された基板タンパク質が折りたたまれた状態で観察されました.

結論:

タンパク質の折りたたみに関する非対称的および対称的な副反応を含む反応サイクルが提案された.
この研究は,細胞内のネイティブの構成および機能的なチャペロニンサイクルを直接可視化します.
発見は,チャペロニンが介在するATP依存タンパク質の in vivoメカニズムを明らかにする.

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