Eiwitten moeten op een specifieke manier vouwen om te kunnen functioneren. Dit wordt vaak bijgestaan ​​door moleculaire chaperonnes - kleine eiwitten die tot taak hebben anderen te helpen zich in de juiste vorm te vouwen. Nutsvoorzieningen, Japanse onderzoekers hebben ontdekt dat voor tenminste één moleculaire chaperonne, er is meer aan de hand dan werd vermoed.

In een paper in Filosofische transacties van de Royal Society , de door Kanazawa geleide groep gericht op GroEL, wat van vitaal belang is voor het vouwen van eiwitten in bacteriën. De ruwe schets wordt begrepen:GroEL vangt een ongevouwen doeleiwit (het substraat) in een holte, waar het correct kan vouwen zonder te aggregeren. Echter, de mechanistische details zijn moeilijk te ontrafelen met traditionele ensemble-methoden. In de nieuwe studie high-speed atomic force microscopie (HS-AFM) werd gebruikt om gebeurtenissen directer te visualiseren.

GroEL is een cilindervormig molecuul, gemaakt van twee ringen die rug aan rug zijn gestapeld. Een belangrijke partner in haar functie is GroES, een ringvormige "co-chaperonin" die als een koepelvormig deksel aan elk uiteinde van GroEL bindt. Alleen wanneer GroEL wordt afgedekt door GroES kan het het substraateiwit vangen. Vervolgens, wanneer het vouwen is voltooid, GroES distantieert zich van GroEL, en het gevouwen substraat wordt losgelaten.

Waar het wazig wordt, is hoe de twee ringen aan beide uiteinden van GroEL samenwerken. De ringen zijn identiek, en beide kunnen worden afgedekt door GroES. Wanneer slechts één uiteinde is afgedekt, het resulterende complex wordt een "kogel" genoemd, vanwege zijn puntige uiterlijk. In de tussentijd, het formulier met beide uiteinden afgedekt wordt een "voetbal" genoemd, omdat de symmetrische ovale vorm lijkt op een bal van een rooster.

"In een conventioneel model, de cyclus van het afdekken, eiwit vouwen, en uncapping wisselt tussen elke ring, ", zegt co-auteur van de studie, Daisuke Noshiro. "Aftopping op één ring van GroEL (die cis-stereochemie heeft) voorkomt gelijktijdige capping aan het andere (trans) uiteinde. Dergelijke intramoleculaire communicatie staat bekend als allotery." In deze visie, de single-capped bullet is de actieve vorm van GroEL, en het voetbal is slechts een kortstondig intermediair tussen cycli.

andere bevindingen, Hoewel, hebben gesuggereerd op een grotere complexiteit - wat is benadrukt door deze nieuwe studie. Afhankelijk van het type ondergrond, GroEL verscheen als een voetbal, in plaats van een kogel, tot 67% van de tijd, wat een afbraak van de negatieve allosterische regulatie impliceert. Dit kwam het meest voor wanneer het substraat een ontvouwbaar eiwit was of er helemaal geen substraat was, maar zelfs met opvouwbare substraten, voetbalcomplexen in overvloed.

Meer onverwacht, de cyclus vond plaats via twee verschillende wegen. In het overheersende type I, wanneer de actieve ring van GroEL zijn taak voltooit en het andere uiteinde het stokje overneemt, de twee ringen wisselen ook cis- en trans-conformaties uit. Echter, ongeveer 25% van de tijd (in Type II), de conformaties worden niet uitgewisseld, het verstoren van de circulaire, wisselend ritme van Type I. Niettemin, eiwitvouwing vindt nog steeds plaats. In beide gevallen komt voetbal voor.

"De voetbalstructuur is zo overvloedig, het moet een actievere rol spelen dan we dachten, " zegt corresponderende auteur Toshio Ando. "Dit complexe mechanisme is belangrijk, omdat chaperonines een natuurlijke klasse van moleculaire machines zijn. De subtiliteiten van GroEL kunnen ons helpen om de rol van allotery in moleculaire machines meer in het algemeen te begrijpen."