Large interdomain rearrangement triggered by suppression of micro- to millisecond dynamics in bacterial Enzyme I.
Large interdomain rearrangement triggered by suppression of micro- to millisecond dynamics in bacterial Enzyme I.
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DOI：
10.1038/ncomms6960
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发表时间：
2015-01-12
影响因子：
16.6
通讯作者：
Clore, G. Marius
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Venditti, Vincenzo;Tugarinov, Vitali;Schwieters, Charles D.;Grishaev, Alexander;Clore, G. Marius
酶 I (EI) 是细菌磷酸转移信号转导系统的第一个组成部分，经历迄今为止记录的最大的底物诱导的域间重排之一。在这里，我们使用 NMR、小角 X 射线散射 (SAXS) 和生化技术表征了两种小分子（天然底物磷酸烯醇丙酮酸 (PEP) 和抑制剂 α-酮戊二酸 (αKG)）对 EI 结构和动力学产生的扰动。结果明确表明，EI 从开放到封闭的构象转换是通过完全抑制 EI C 端域内的微到毫秒动态而触发的。事实上，我们发现配体诱导的 C 端结构域从动态构象状态到更刚性构象状态的转变稳定了在闭合状态结构中观察到的 N 端结构域和 C 端结构域之间的界面，从而促进了由此产生的构象转换和 EI 的自磷酸化。这里描述的机制可能是其他几种多域蛋白和变构系统所共有的。
Enzyme I (EI), the first component of the bacterial phosphotransfer signal transduction system, undergoes one of the largest substrate-induced interdomain rearrangements documented to date. Here, we characterize the perturbations generated by two small molecules, the natural substrate phosphoenolpyruvate (PEP) and the inhibitor α-ketoglutarate (αKG), on the structure and dynamics of EI using NMR, small-angle X-ray scattering (SAXS) and biochemical techniques. The results indicate unambiguously that the open-to-closed conformational switch of EI is triggered by complete suppression of micro- to millisecond dynamics within the C-terminal domain of EI. Indeed, we show that a ligand-induced transition from a dynamic to a more rigid conformational state of the C-terminal domain stabilizes the interface between the N- and C-terminal domains observed in the structure of the closed state, thereby promoting the resulting conformational switch and autophosphorylation of EI. The mechanisms described here may be common to several other multidomain proteins and allosteric systems.
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