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为探究蛋白结构域互作时折叠转换机制,研究人员利用交换核磁共振(NMR)对细菌转录调控因子 RfaH 的 C 端结构域(CTD)展开研究。发现除主要的 β-roll 构象(状态 A)外,还存在 A′、B、B′、B″四种状态,其中三种为折叠转换中间体,为解析折叠机制提供新视角。
细菌转录调控因子 RfaH 包含结构与功能不同的 N 端结构域(NTD)和 C 端结构域(CTD)。后者在被 RNA 聚合酶置换时,会从与 NTD 结合的螺旋发夹结构转换为五链 β-roll 结构。本研究利用基于交换的核磁共振技术,探究分离的 CTD 采样到的慢(亚秒级)和快(亚毫秒至毫秒级)结构转变。除主要的(约 76%-77%)、半稳定 β-roll 构象(状态 A)外,还鉴定出四种结构和动力学不同的状态:A′、B、B′和 B″。状态 B 的 NMR 可观测占有率约为 23%,与主要的 A 状态缓慢交换(τex约 300 ms),由大量未折叠的 ensemble 组成,具有螺旋(α5*)和 β- 发夹(β1*/β2*)元件的瞬时占有率。使用 CS-ROSETTA 程序基于 backbone 化学位移的结构预测表明,B 状态内的两个瞬时结构元件可能相互作用形成半紧凑结构。A′(约 0.35%)是与状态 A 快速交换(τex约 1 ms)的非路径状态,可能涉及 β1/β2 环的轻微局部构象变化。状态 B′(约 0.3%)与状态 B 快速交换(τex约 1.2 ms),在 α5 * 区域表现出相对于 B 的下场15N backbone 位移,表明螺旋度降低。最后,状态 B″(约 0.05%)与 B′(线性模型)或 B(分支模型)快速交换(τex约 0.8-1 ms),与状态 B 和 B′的绝对15N 化学位移存在显著差异,可能代表折叠转换路径上螺旋度增加的进一步中间体。