シャペロニンケージによって蛋白質の熱力学と折りたたみ機構がどのように変化するか：分子シミュレーション

大腸菌のGroEL/ESシャペロニンが基質蛋白質の折りたたみをどのように助けるのかは未だ解明されていない。最近、シャペロニンケージ自体への閉じ込めが基質の折りたたみを大幅に加速する可能性が示唆された。さまざまなサイズLのシャペロニン様ケージに閉じ込められた8つの蛋白質に関する包括的な分子シミュレーションを行い、蛋白質の熱力学と折りたたみ機構がケージによってどのように、またどの程度変化するかを探ります。基質蛋白質は閉じ込めによって著しく安定化され、変性温度の推定増加ΔTfは約60度Cにも達することが示されました。サイズR0の蛋白質に対して、安定化ΔTfは(R0/L)νに比例し、νは約3で、ポリマーの平均場理論と一致しています。また、蛋白質を閉じ込めることには著しい自由エネルギーコストがあり、R0/Lに伴って増加し、この閉じ込めにはシャペロニンシステムによって提供される外部の仕事が必要であることを示しました。動的研究では、適度に閉じ込められた場合に折りたたみが加速されることを示し、これはルビュロース-1,5-ビスリン酸カルボキシラーゼ-オキシゲナーゼの折りたたみに関する最近の実験結果およびベータヘアピンのシミュレーション結果と一致しています。興味深いことに、折りたたみの加速は、接触順序で定量化されるより複雑なトポロジーを持つ蛋白質においてはるかに大きい可能性があります。また、自然発生的な折りたたみの研究で使用される値の変種を計算することによって、折りたたみ経路のアンサンブルがシャペロニン様ケージによってどのように変化するかを示します。