SAM-III型翻译核糖开关在开启态与关闭态之间的构象转换通过多条途径进行

翻译核糖开关对基因表达的调控依赖于ON（apo，未结合配体）态与OFF（holo，结合配体）态之间反复且可逆的构象转换。该转换机制通常涉及显著的结构重排，而金属离子在这一机制中的作用尚不明确。我们采用分子动力学模拟，研究了一种调控S-腺苷甲硫氨酸（SAM，即“通用甲基供体”）浓度的翻译核糖开关的状态转换过程。结果表明，Mg²⁺离子对于稳定ON态至关重要，且三向结在开放模式与闭合模式之间表现出类似“呼吸”的动态相互转化。在配体结合之前，该核糖开关中仅有少量处于类似holo态的READY（R）态，此时SAM结合口袋已部分形成。在状态转换能景观中观察到多个中间态，这些中间态促成了ON态与R态之间渐进的、分步进行的结构转变，并且该转变可沿多条相互竞争的路径进行。有趣的是，Mg²⁺离子会影响ON态向R态转变的主导路径，而逆向转变对Mg²⁺的依赖性较弱。这些结果为理解翻译核糖开关的功能提供了广泛启示：与转录核糖开关不同，翻译核糖开关能够反复且快速地响应代谢物浓度的变化。

翻译型核糖开关的基因调控依赖于 ON（脱辅基，apo）态与 OFF（全辅基，holo）态之间反复且可逆的构象切换。该切换机制通常涉及显著的结构重排，而金属离子在这一机制中的作用尚不明确。我们采用分子动力学模拟，研究了一种调控 S-腺苷甲硫氨酸（SAM）浓度的翻译型核糖开关的切换过程；SAM 是“通用甲基供体”。研究表明，Mg2+ 离子对于稳定 ON 态至关重要，且三向连接结构呈现出开放模式与闭合模式之间类似“呼吸式”的动态相互转换。在配体结合之前，该核糖开关中仅有少量处于类似全辅基态的 READY（R）态，此时 SAM 结合口袋已部分组织形成。在切换景观中观察到多个中间态，这些中间态促成了 ON 态与 R 态之间逐步进行的结构转变，并且该转变可沿多条相互竞争的路径发生。有趣的是，Mg2+ 离子会影响 ON 态向 R 态转变的主导路径，而反向转变对 Mg2+ 的依赖性较弱。这些结果为理解翻译型核糖开关的功能提供了广泛的新见解；与转录型核糖开关不同，翻译型核糖开关能够反复且快速地响应代谢物浓度的变化。

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🏷️ SAM核糖开关 构象转换 分子动力学模拟 Mg²⁺离子调控 翻译调控