解析结核分枝杆菌蛋白酶体核心颗粒中被对称性掩盖的别构协同性

20S 蛋白酶体核心颗粒（CP）是一个由 7-{beta}7-{beta}7-7 堆叠而成的复合体，其中中央的 {beta} 环包含十四个催化活性位点，负责受调控的蛋白质降解。真核生物蛋白酶体中催化性 {beta} 亚基之间的变构偶联已得到表征，其异源多聚的 {beta} 环允许进行亚基特异性的扰动研究。然而，在细菌蛋白酶体中，{beta} 环是同源多聚的，具有相同序列的亚基之间是否存在变构关系，一直难以通过传统的基于整体平均的结构方法加以解析，包括氢/氘交换质谱（HDX-MS）。 在此，我们表明，正构抑制剂在亚化学计量浓度下会反常地激活结核分枝杆菌 20S CP，揭示了其 {beta} 亚基之间存在正协同性。为了解析这种 {beta} 环内部的协同性，我们将野生型与催化失活型（T1A）{beta} 亚基共组装成杂合 20S CP。我们建立了一个概率模型，将总体混合比例与杂合 20S CP 化学计量组成的集合联系起来。随后，在 HDX-MS 过程中对野生型亚基进行差异性 15N 标记，从而依据质量区分 WT 和 T1A 肽段信号，实现了在单一复合体内对亚基分辨的测量。 利用这一方法，我们证明了一个 {beta} 亚基上的配体结合会重塑其不具备结合能力的相邻亚基的构象动力学。通过测量氘摄取量与环组成之间的关系，我们鉴定出两条变构通路：一条是从 switch helix II 通向相邻同环亚基活性位点的侧向通路；另一条是连接 {beta} 环界面处一个环区与对侧环 S 口袋的轴向通路。更广泛地说，这项工作建立了一个用于解析多亚基组装体中被对称性掩蔽的变构效应的研究框架。

20S 蛋白酶体核心颗粒（CP）是一个堆叠的 α

A.H、J.U、D.B.、K.R. 和 K.G. 为 Waters Corporation 的雇员，本研究中使用了该公司的仪器。其余作者声明不存在竞争性利益。

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🏷️ 结核分枝杆菌 20S蛋白酶体 别构协同性 HDX-MS 同源多聚复合体 构象动力学