ゼロモード導波路を使用したサッカー型のグロエルグローズ複合体の崩壊プロセスに関する単一分子研究

非対称のグロエル卵複合体（弾丸形の複合体と呼ばれる）がシャペロン反応サイクル全体でのみ形成されると広く信じられていますが、最近、対称的なグロエル - （gro）（2）複合体（サッカー - ）が明らかになりました。形状の複合体）は、変性タンパク質の存在下で形成されます。ただし、サッカー型の複合体を含むGroel-Groesの相互作用のダイナミクスは不明です。サッカー型の複合体の減衰プロセスを単一分子レベルで調査しました。サッカーの飽和量のサッカー型複合体を形成するために溶液に蛍光濃度が必要であるため、ゼロモード導波路を使用して単一分子蛍光イメージングを実施しました。単一分子の研究では、グロエルグローズ反応に関する2つの洞察が明らかになりました。第一に、Groelと相互作用した最初のGroは、2番目のGroesの解離の前に、常にサッカー型の複合体から解離するとは限りません。第二に、シャペロン反応には「フットボールサイクル」と「弾丸サイクル」の2つのサイクルがあり、サッカー型の寿命と弾丸型の複合体は3-5秒、約6秒であると判断されました。、 それぞれ。これらの発見は、Groel-Groes Chaperoninシステムによって媒介されるタンパク質の折り畳みの分子メカニズムに新たな光を当てました。

It has been widely believed that an asymmetric GroEL-GroES complex (termed the bullet-shaped complex) is formed solely throughout the chaperonin reaction cycle, whereas we have recently revealed that a symmetric GroEL-(GroES)(2) complex (the football-shaped complex) can form in the presence of denatured proteins. However, the dynamics of the GroEL-GroES interaction, including the football-shaped complex, is unclear. We investigated the decay process of the football-shaped complex at a single-molecule level. Because submicromolar concentrations of fluorescent GroES are required in solution to form saturated amounts of the football-shaped complex, single-molecule fluorescence imaging was carried out using zero-mode waveguides. The single-molecule study revealed two insights into the GroEL-GroES reaction. First, the first GroES to interact with GroEL does not always dissociate from the football-shaped complex prior to the dissociation of a second GroES. Second, there are two cycles, the "football cycle " and the "bullet cycle," in the chaperonin reaction, and the lifetimes of the football-shaped and the bullet-shaped complexes were determined to be 3-5 s and about 6 s, respectively. These findings shed new light on the molecular mechanism of protein folding mediated by the GroEL-GroES chaperonin system.