探究参与微管切断和蛋白质去聚集的AAA+ ATP酶中的变构调控机制

root 提交于 周二, 08/04/2026 - 20:47
环状 AAA+(与多种细胞活动相关的 ATP 酶)生物分子机器介导蛋白质重塑,以支持广泛的关键细胞功能。其依赖核苷酸的重塑作用涉及环内与环间的变构通讯,从而产生机械力,并通过一组伸入中央通道的环施加到其底物之上。在本研究中,我们通过比较研究探讨这些变构机制,研究对象包括 katanin(一种微管切割蛋白,含有一个第 3 类 AAA 结构域)以及双环 ClpB(一种蛋白质去聚集酶,同时含有第 3 类和第 5 类 AAA 结构域)。我们的分子动力学模拟结合机器学习和生物信息学分析,揭示了既有涉及第 3 类结构域的相似机制,也有涉及与第 5 类结构域通讯的 ClpB 特异性机制。我们发现,核苷酸和底物多肽的结合都会限制 katanin 和 ClpB 所采样的构象空间,而在后者中还观察到了配体特异性的构象。通过机器学习方法中的 SHapley Additive exPlanations 分析对次级结构元件的变构贡献进行排序,并结合对配体状态特征的二元分类,结果突出了邻近核苷酸结合位点区域和孔环的重要作用。对变构通路进行氨基酸水平分析表明,环内协同性调控了 AAA+ 原聚体内部的长程通讯。

用于微管切割与蛋白质解聚集的 AAA+ ATP 酶中变构调控机制的探究 | bioRxiv

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用于微管切割与蛋白质解聚集的 AAA+ ATP 酶中变构调控机制的探究

Maryum Irshad, Krishan Walpalage, Zhaocheng Zhang, Maria S. Gillen, 查看 Ruxandra Ioana Dima 的 ORCID 主页, 查看 George Stan 的 ORCID 主页

doi: https://doi.org/10.64898/2026.08.01.742241

Maryum Irshad 辛辛那提大学 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在持有人为作者/资助方,其已授予 bioRxiv 永久展示该预印本的许可。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议发布。

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发布于 2026 年 8 月 3 日。

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用于微管切割与蛋白质解聚集的 AAA+ ATP 酶中变构调控机制的探究

Maryum Irshad, Krishan Walpalage, Zhaocheng Zhang, Maria S. Gillen, Ruxandra Ioana Dima, George Stan

bioRxiv 2026.08.01.742241; doi: https://doi.org/10.64898/2026.08.01.742241

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用于微管切割与蛋白质解聚集的 AAA+ ATP 酶中变构调控机制的探究

Maryum Irshad, Krishan Walpalage, Zhaocheng Zhang, Maria S. Gillen, Ruxandra Ioana Dima, George Stan

bioRxiv 2026.08.01.742241; doi: https://doi.org/10.64898/2026.08.01.742241


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.01.742241v1?rss=1

🏷️ AAA+ ATP酶 变构调控 微管切断 蛋白质去聚集 分子动力学模拟 机器学习分析