Structural insight into proline cis/trans isomerization of unfolded proteins catalyzed by the Trigger Factor chaperone

川越 総一郎*; 中川 洋; 久米田 博之*; 石森 浩一郎*; 齋尾 智英*

Journal of Biological Chemistry, 293(39), p.15095 - 15106, 2018/09

https://doi.org/10.1074/jbc.RA118.003579

分子シャペロンは、しばしば、クライアントタンパク質中のジスルフィド架橋およびシス形態のペプチジル-プロリル結合などの特定の構造要素の形成を補助することに特化した機能的モジュールを有する。ペプチジル-プロリルシス/トランスイソメラーゼ(PPIase)ドメイン(PPD)を有するリボソーム関連分子シャペロントリガーファクター(TF)は、ペプチジル-プロリル異性化によって制限される折りたたみプロセスにおいて非常に効率的な触媒として作用する。本論文では、TFがシス/トランス異性化プロセス中に折り畳まれていないクライアントタンパク質中のプロリン残基を認識する機構に関する成果を報告する。クライアントタンパク質と複合体を形成するTFの溶液構造は、TFが保存された疎水性領域を介して展開されていないクライアントタンパク質の疎水性領域に位置するプロリン-芳香族モチーフを認識することを示し、これはTFがペプチジル-プロリル結合の異性化を優先的に促進し、最終的にそのタンパク質のコアの中に折り畳まれる。分子動力学シミュレーションは、TFが転移状態でプロリン残基に先行するアミノ酸残基のカルボニル酸素との分子間水素結合を形成するためにI195の骨格アミド基と相互作用することを示した。これはおそらく転移状態を安定化し、したがって異性化を加速する。触媒中のこのような分子間水素結合形成の重要性は、活性アッセイおよびNMR緩和分析によってさらに裏付けられた。