出芽酵母由来MAPKK Ste11の二量体SAMドメインの塩分依存性コンフォーメーション安定性（英文酵母由来の二量体SAMドメイン：ネイティブステートH/D交換NMR研究"

Salt Dependence Conformational Stability of the Dimeric SAM Domain of MAPKKK Ste11 from Budding Yeast: A Native State H/D Exchange NMR Study".

• Anirban Bhunia
• Humaira Ilyas
• Surajit Bhattacharjya

抄録

SAMドメインとも呼ばれる不毛なαモチーフは、特定のタンパク質-タンパク質相互作用の調節を通じて多様な生物学的機能を調節するホモまたはヘテロコンプレックスを形成することが知られています。出芽酵母Saccharomyces cerevisiaeのMAPK経路は、哺乳類に似た3層のキナーゼシステムから構成されている。酵母のMAPKK Ste11タンパク質は、ホモ二量体SAMドメインを有しており、下流のキナーゼへのシグナル伝達に重要な役割を果たしている。二量体Ste11 SAMの構造安定性は、疎水性とイオン性の相互作用によって維持されています。尿素によって誘起されたSte11 SAMドメインの平衡アンフォールディング過程は、中間状態を伴わない協調的なものである。このような中間状態の検出には、亜変性条件下でのネイティブ状態のH/D交換が有効であると考えられる。本研究では、イオン強度が二量体の構造安定性に及ぼす影響をH/D交換試験を用いて調べた。生理的塩濃度下でのSte11ダイマーの水素交換挙動を調べたところ、2つの準安定な部分的に折り畳まれた中間状態が見られた。これらの中間体は、Ste11 SAMドメインの動的かつ可逆的なアンフォールディングのための支配的な種であると考えられ、疎水性崩壊を介してそのフォールディング速度に重要な経路が存在することが明らかになった。対照的に、イオン濃度を高くすると、らせんの安定化ペア間のこの協調性がなくなることがわかった。

The sterile α motif, also called the SAM domain, is known to form homo or heterocomplexes that modulate diverse biological functions through regulation of specific protein-protein interactions. The MAPK pathway of budding yeast Saccharomyces cerevisiae comprises a three-tier kinase system akin to mammals. The MAPKKK Ste11 protein of yeast contains a homodimer SAM domain, which is critical for transmitting cues to the downstream kinases. The structural stability of the dimeric Ste11 SAM is maintained by hydrophobic and ionic interactions at the interfacial amino acids. Urea induced equilibrium unfolding process of the Ste11 SAM domain is cooperative without evidence of any intermediate states. The native state H/D exchange under sub-denaturing conditions is a useful method for the detection of intermediate states of proteins. In the present study, we investigated the effect of ionic strength on the conformational stability of the dimer using the H/D exchange study. The hydrogen exchange behavior of the Ste11 dimer under physiological salt concentration reveals two metastable partially folded intermediate states, which may be generated by a sequential and cooperative unfolding of the five helices of the fold. These intermediates appear to be the dominant species for the dynamic and reversible unfolding of the Ste11 SAM domain, underlining a significant pathway for its folding kinetics via hydrophobic collapse. In contrast, higher ionic concentration eliminates this cooperativity between the stabilizing pairs of helices.