Pliegue Extremadamente Rápido de un Muy Estable Cierre de Leucina con un Núcleo Hidrofóbico Reforzado y Sin Interacciones Electrostatics entre Hélices

La interfaz de un dímero de un cierre de leucina involucra interacciones hidrofóbicas así como interacciones electrostáticas entre las hélices componentes. Aquí preguntamos cómo los efectos hidrofóbicos y la repulsión electrostática equilibran la tasa de pliegue y la estabilidad termodinámica de un cierre de leucina dímerico diseñado formado por el péptido ácido A que contiene cuatro unidades de secuencia repetidas, (abcdefg)4. Los residuos alifáticos a y d del péptido A fueron los mismos que en el cierre de leucina GCN4, pero las posiciones e y g estaban ocupadas por Glu, lo que impidió el plegamiento por encima de pH 6 debido a la repulsión electrostática. El cierre de leucina A2 se formó por protonación de las cadenas laterales e y g con un punto de transición agudo en pH 5.2. El plegamiento podría describirse por una transición de dos estados de dos monómeros de espiral aleatoria desdoblados a un dímero de hélice enrollada. Hubo una relación lineal entre el logaritmo de las constantes de tasa y el número de cargas repulsivas en el dímero de cierre de leucina plegado. La misma relación lineal se aplicó a la energía libre de desdoblamiento y el número de cargas repulsivas en equilibrio termodinámico. El péptido A completamente protonado se plegó a una tasa cercana al límite de difusión (kon = 3 x 10(8) M-1 s-1), y la energía libre de plegamiento fue -55 kJ mol-1 a 25 grados C. El trabajo presente muestra que la protonación de Glu en las posiciones e y g aumenta tanto la tasa de pliegue como la estabilidad del cierre de leucina en ausencia de cualquier interacción electrostática interhélice. Se propone que Glu protonado actúa como un residuo no polar y refuerza el núcleo hidrofóbico al plegarse hacia los residuos del núcleo en las posiciones a y d. Este efecto añade más a la energía libre de desdoblamiento y a la tasa de pliegue que maximizar el número de puentes salinos a través de la interfaz de hélice en un cierre de leucina heterodimérico estabilizado electrostáticamente Wendt, H., Leder, L., Härmä, H., Jelesarov, I., Baici, A., y Bosshard, H. R. (1997) Bioquímica 36, 204-213.