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動的経路解析により明らかになったタンパク質間相互作用の構造選択
Conformational Selection in a Protein-Protein Interaction Revealed by Dynamic Pathway Analysis.
PMID: 26725117 PMCID: PMC4706811. DOI: 10.1016/j.celrep.2015.12.010.
抄録
分子認識は生物学の中心的な役割を果たしており、この過程ではタンパク質のダイナミクスが重要であることが知られています。しかし、リガンドが結合する前に構造変化が起こり、結合適合状態になるのか（コンフォーメーション選択）、あるいはリガンドの結合に反応して起こるのか（誘導適合）については、多くの議論があります。タンパク質/タンパク質認識における両方のメカニズムの提案は、主に構造的な議論に基づいています。しかし、両者の区別は、これら2つの相反する経路を経由する確率の問題である。本研究では、ロドプシンキナーゼとその調節因子であるリカバリンとの結合のフラックスを測定することで、タンパク質/タンパク質認識における排他的な構造選択の直接的な実証を行った。核磁気共鳴(NMR)分光法、ストップフローキネティクス、等温滴定熱量測定を用いて、リカバリンが溶液中でマイナーなコンフォメーションを形成し、ロドプシンキナーゼを結合する疎水性結合ポケットを露出させることを示す。遊離したリカバリーインのタンパク質ダイナミクスは、結合の全体的な速度を制限している。
Molecular recognition plays a central role in biology, and protein dynamics has been acknowledged to be important in this process. However, it is highly debated whether conformational changes happen before ligand binding to produce a binding-competent state (conformational selection) or are caused in response to ligand binding (induced fit). Proposals for both mechanisms in protein/protein recognition have been primarily based on structural arguments. However, the distinction between them is a question of the probabilities of going via these two opposing pathways. Here, we present a direct demonstration of exclusive conformational selection in protein/protein recognition by measuring the flux for rhodopsin kinase binding to its regulator recoverin, an important molecular recognition in the vision system. Using nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, stopped-flow kinetics, and isothermal titration calorimetry, we show that recoverin populates a minor conformation in solution that exposes a hydrophobic binding pocket responsible for binding rhodopsin kinase. Protein dynamics in free recoverin limits the overall rate of binding.
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