ペプチド結合による新規アロステリック制御可能なタンパク質アセンブリの設計

Centrala begrepp

ペプチド結合によって引き起こされる剛体ボディの結合を利用することで、様々なアロステリック制御可能なタンパク質アセンブリを設計できる。

Sammanfattning

本研究では、アロステリック制御の機構を理解し、ペプチド結合によって調節可能な合成タンパク質アセンブリを設計することを目的としている。
自然界のアロステリック制御タンパク質では、多数のアミノ酸残基にわたる微妙な立体構造変化が特徴的であるが、これを模倣することは大きな課題である。
そこで本研究では、Monod-Wyman-Changeux モデルに着想を得て、ペプチド結合によって引き起こされる剛体ボディの結合を利用することで、様々なアロステリック制御可能なタンパク質アセンブリを設計した。
具体的には、ペプチド結合によって引き起こされる構造変化を、タンパク質間の相互作用に結び付けることで、サブユニットの取り込みや放出、四面体ケージの解体などの現象を実現した。
サイズ排除クロマトグラフィー、質量光度計測、電子顕微鏡観察の結果、これらの設計したアロステリック制御タンパク質アセンブリは、ペプチド結合の有無に関わらず、設計モデルに非常によく一致していることが示された。
さらに、これらのシステムはヘモグロビンなどの自然界のアロステリック制御タンパク質と同程度のリガンド結合協調性を示すことが明らかになった。
本研究の成果は、最適化された側鎖-側鎖間のアロステリック伝達経路を必要とせずに、タンパク質サブ構造の全体的なエネルギー結合によってアロステリー制御が生み出されることを示している。
また、アロステリック制御可能な送達システム、タンパク質ナノマシン、細胞内フィードバック制御回路の開発につながる指針を提供するものと期待される。

Statistik

ヘモグロビンなどの自然界のアロステリック制御タンパク質と同程度のリガンド結合協調性を示す。

Citat

ペプチド結合によって引き起こされる剛体ボディの結合を利用することで、様々なアロステリック制御可能なタンパク質アセンブリを設計できる。
最適化された側鎖-側鎖間のアロステリック伝達経路を必要とせずに、タンパク質サブ構造の全体的なエネルギー結合によってアロステリー制御が生み出される。

Viktiga insikter från

De novo design of allosterically switchable protein assemblies - Nature

by Arvind Pilla... på www.nature.com 08-14-2024

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07813-2

Djupare frågor

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一方、人工アロステリック制御システムの短所は、最適化された側鎖間のアロステリック通信経路がなくても、タンパク質のサブ構造のエネルギー的な結合によってアロステリーが生じることが示唆されているため、従来のアロステリック制御システムと比較して、効率や特異性において改善の余地があるかもしれません。

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