TRP RNA結合減衰タンパク質のトリプトファンを介した活性化の熱力学

TRP RNA結合減衰タンパク質（TRAP）は、多くのBacilliで機能し、トリプトファン生合成遺伝子の発現を制御します。TRPオペロンの転写は、新生のmRNAの5 'リーダー配列における2つの代替二次構造要素間の2つの代替二次構造要素間の競合が、RNAへのトラップのトリプトファン依存性結合の影響を受けます。以前は、UndecamerのNMR研究（11-MER）は、TRAPによるRNA結合のトリプトファン依存性制御が、タンパク質ダイナミクスのリガンド誘導変化を通じて達成されることを示唆していました。現在、水素/重水素（H/D）交換分析、微分走査熱量測定（DSC）、および等温滴定熱量測定（ITC）からのこのリガンド結合イベントに関するさらなる洞察を提示します。スキャン熱量測定により、トリプトファンの解離はグローバルなタンパク質の展開とは無関係であることが示されましたが、ITCによる結合エンタルピーの温度依存性の分析により、結合結合プロセスの特徴である表面埋葬から予想よりも大きい負の熱容量の変化が明らかになりました。タンパク質折りたたみ研究に由来するパラメーターを使用したこの過剰熱容量の変化の分析は、トリプトファン結合時のトラップのモノマーあたり17〜24残基の順序に対応しています。この結果は、91 kDaオリゴマーの微量NMRスペクトルで観察される残基特異的広がりの定性分析と一致しています。既存の立体構造平衡と誘導適合の立体構造変化のシフトによるリガンド媒介トラップ活性化のメカニズムへの影響について説明します。

The trp RNA-binding attenuation protein (TRAP) functions in many bacilli to control the expression of the tryptophan biosynthesis genes. Transcription of the trp operon is controlled by TRAP through an attenuation mechanism, in which competition between two alternative secondary-structural elements in the 5' leader sequence of the nascent mRNA is influenced by tryptophan-dependent binding of TRAP to the RNA. Previously, NMR studies of the undecamer (11-mer) suggested that tryptophan-dependent control of RNA binding by TRAP is accomplished through ligand-induced changes in protein dynamics. We now present further insights into this ligand-coupled event from hydrogen/deuterium (H/D) exchange analysis, differential scanning calorimetry (DSC), and isothermal titration calorimetry (ITC). Scanning calorimetry showed tryptophan dissociation to be independent of global protein unfolding, while analysis of the temperature dependence of the binding enthalpy by ITC revealed a negative heat capacity change larger than expected from surface burial, a hallmark of binding-coupled processes. Analysis of this excess heat capacity change using parameters derived from protein folding studies corresponds to the ordering of 17-24 residues per monomer of TRAP upon tryptophan binding. This result is in agreement with qualitative analysis of residue-specific broadening observed in TROSY NMR spectra of the 91 kDa oligomer. Implications for the mechanism of ligand-mediated TRAP activation through a shift in a preexisting conformational equilibrium and an induced-fit conformational change are discussed.