TMCSPの高温溶液NMR構造

コールドショックタンパク質（CSP）は、コールドショック条件下での遺伝子発現の調節において中心的な役割を果たすと想定されています。一本鎖核酸結合タンパク質として機能すると、翻訳プロセスが引き起こされるため、細胞代謝に対する低温（コールドショック）の影響の補償に関与しています。ただし、これまでのところ、CSPが温度の関数としてオンとオフを切り替える方法は不明です。本研究の目的は、この切り替えプロセスの原因となる可能性のある構造変化の研究です。（1）さまざまな温度で記録されたH-（15）N HSQCスペクトルと化学シフト分析は、温度増加細菌のThermotoga Maritima（TMCSP）から303 Kから303 Kまで上昇すると、寒冷ショックタンパク質の微妙な立体構造変化を示しています。生理学的温度（343 K）。TMCSPの3次元構造は、これらの構造変化に関する定量的情報を取得するために、343 Kで核磁気共鳴（NMR）分光法によって決定されました。残留双極カップリングを使用することにより、高温でのNOE情報の損失を正常に補償することができます。室温条件と比較した最も顕著な立体構造変化は、2つの特徴的なベータ燃焼とタンパク質の明確に定義されたループ領域に密接に隣接しているアミノ酸残基で観察されます。TMCSPと一本鎖核酸との相互作用の原因であることが示された残基は、これらの領域内でほぼ排他的に見られる可能性があるため、核酸結合活性は、記載されている立体構造の変化により温度の上昇とともにダウンレギュレートされる可能性があります。

Cold shock proteins (Csps) are assumed to play a central role in the regulation of gene expression under cold shock conditions. Acting as single-stranded nucleic acid-binding proteins, they trigger the translation process and are therefore involved in the compensation of the influence of low temperatures (cold shock) upon the cell metabolism. However, it is unknown so far how Csps are switched on and off as a function of temperature. The aim of the present study is the study of possible structural changes responsible for this switching process. (1)H-(15)N HSQC spectra recorded at different temperatures and chemical-shift analysis have indicated subtle conformational changes for the cold-shock protein from the hyperthermophilic bacterium Thermotoga maritima (TmCsp) when the temperature is elevated from 303 K to its physiological temperature (343 K). The three-dimensional structure of TmCsp was determined by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy at 343 K to obtain quantitative information concerning these structural changes. By use of residual dipolar couplings, the loss of NOE information at high temperature could be compensated successfully. Most pronounced conformational changes compared with room-temperature conditions are observed for amino acid residues closely neighbored to two characteristic beta-bulges and a well-defined loop region of the protein. Because the residues shown to be responsible for the interaction of TmCsp with single-stranded nucleic acids can almost exclusively be found within these regions, nucleic acid-binding activity might be down-regulated with increasing temperature by the described conformational changes.