晶体结构显示HSP70-CHIP接口的酸化依赖性破坏;一个补偿G132N变体恢复了结合亲和力

科学领域:

• 分子生物学分子生物学
• 结构生物学 结构生物学
• 生物化学 生物化学

背景情况:

• 热冲击蛋白70 (HSP70) 和CHIP构成了对蛋白质质量控制至关重要的复合体,指导蛋白质折叠或降解.
• 已知转化后的修改,如HSP70的酸化,可以在细胞应激期间调节该复合物的功能,但根本的结构机制尚未完全理解.

研究的目的:

• 阐明HSP70酸化如何影响其与CHIP四基重复 (TPR) 域的相互作用的结构基础.
• 调查本条例对HSP70-CHIP复合体及其在蛋白质分类途径中的作用的功能后果.

主要方法:

• 使用X射线晶体学来确定CHIP TPR域与化和非化HSP70C端结合的结构.
• 使用生物层干扰测量和光极化试验量化HSP70和CHIP TPR域之间的结合亲和力.
• 进行了分子动力学模拟,以分析酸化对相互作用稳定性的影响.
• 用于设计CHIP接口并评估绑定亲缘关系的救援,使用了位点定向突变发生.

主要成果:

• 晶体结构显示,HSP70在Thr636的化会在CHIP TPR结合中产生固态碰撞和静电排斥,从而将结合亲和力降低了10倍以上.
• 分子动力学模拟证实了酸化后关键键键的不稳定.
• 在CHIP中,一个结构导向突变 (G132N) 在孤立的域中部分恢复了对化HSP70的结合亲和力,而不会影响无处不在的活性.
• 在全长CHIP中,这种突变仅部分恢复了细胞中的短暂相互作用,这表明涉及其他调节因素.

结论:

• 化HSP70作为分子开关,通过特定的结构和静电机制削弱其与CHIP的相互作用.
• 针对CHIP结合接口的定向工程可以克服隔离域中酸化的抑制效应,但细胞环境施加了进一步的约束.
• 这些发现提供了一个机理性的理解,如何在压力中调节伴侣介导蛋白质分类,并提供了关于癌症和神经退行等疾病中蛋白质稳定性失调的见解.