A Compact intermediate state of calmodulin in the process of target binding

カルモジュリンの新しい中間体の検出

山田 好輝*; 松尾 龍人; 岩本 裕之*; 八木 直人*

Yamada, Yoshiteru*; Matsuo, Tatsuhito; Iwamoto, Hiroyuki*; Yagi, Naoto*

カルモジュリンは、Caの結合によって特徴的な構造変化を起こす。本研究では、時分割X線回折とケージドカルシウムの光分解を組合せることで、カルモジュリンのCa及びマストパランの結合に伴う構造変化を解析した。本測定は、0.5-180ミリ秒の時間領域をカバーしている。Ca濃度が増加して10ミリ秒以内に、著しく分子サイズの異なるコンパクトな中間体を検出した。このプロセスは非常に速く、ストップトフロー装置で捉えることはできない。このコンパクトな中間体は、マストパラン非存在下でも検出されたため、Ca結合によって形成されるものと考えられる。この構造状態がCa結合及びN端ドメインの構造変化を制御していると考えられる。

Calmodulin undergoes characteristic conformational changes by binding Ca. We measured the conformational changes of calmodulin upon Ca and mastoparan binding using the time-resolved small-angle X-ray scattering technique combined with flash photolysis of caged calcium. This measurement system covers the time range of 0.5-180 ms. Within 10 ms of the stepwise increase in Ca concentration, we identified a distinct compact conformational state with a drastically different molecular dimension. This process is too fast to study with a conventional stopped-flow apparatus. The compact conformational state was also observed without mastoparan, indicating that the calmodulin forms a compact globular conformation by itself upon Ca binding. This new conformational state of calmodulin seems to regulate Ca binding and conformational changes in the N-terminal domain.