Application of a lanthanide tag for evaluation of conformational states of a multidomain protein

ランタノイドタグを用いた多ドメイン蛋白質のコンフォメーション評価への応用

齋尾 智英*; 中川 洋   ; 平松 蒼野*; 浅田 瑞枝*; 川向 ほの香*; 中村 敏和*; 石森 浩一郎*

Saio, Tomohide*; Nakagawa, Hiroshi; Hiramatsu, Soya*; Asada, Mizue*; Kawamukai, Honoka*; Nakamura, Toshikazu*; Ishimori, Koichiro*

タンパク質の立体構造状態やその変化は、機能的に重要であるにもかかわらず、効率的なツールがないために、よく理解されていないことが多い。ペプチドグリカンの生合成を担う47kDaの3ドメインタンパク質酵素であるMurDも、その触媒サイクルにおける構造状態や変化がよく分かっていないタンパク質の一つである。核磁気共鳴、電子常磁性共鳴、小角散乱、分子動力学シミュレーションなど複数の生物物理学的手法を用いて、MurDのコンフォメーション状態や分布を評価することができた。これらの手法を統合的に用いることで、溶液中のタンパク質のコンフォメーション状態や分布を効率的に評価することができる。

Despite their importance in function, the conformational states and changes of proteins are often poorly understood mainly because of the lack of an efficient tool. MurD, a 47-kDa three-domain protein enzyme responsible for peptidoglycan biosynthesis, is one of those proteins whose conformational states and changes during its catalytic cycle are not well understood. We exploited multiple biophysical methods including nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance, small-angle scattering, and molecular dynamics simulation to demonstrate evaluation of the conformational states and distribution of MurD. The integrated use of these methods can be an efficient strategy to evaluate the conformational states and distribution of proteins in solution.