細菌コラーゲンタンパク質内のグリシン変異の位置は、トリプルヘリックスの折りたたみとコンフォメーションの破壊の程度に影響します

遺伝性骨障害の骨形成不完全性は、1つのgly型残留物をより大きな残基に変化させ、典型的な（gly-xaa-yaa）（n）配列パターンを破壊するI型コラーゲンのミスセンス変異によってしばしば引き起こされます。組換え細菌コラーゲン系の部位指向変異誘発を使用して、均一なコラーゲン分子集団におけるGlyに置き換えるGly変異位置と残基の同一性の効果を調査しました。Gly-to-ArgまたはGly-to-SerからSERへの置換を伴うホモジョンバクテリアコラーゲンタンパク質は、安定性が再現可能な2°Cの低下を伴う安定したトリプルヘリックス分子を形成しました。すべてのGlyの交換により、トリプルヘリックスの折りたたみが大幅に遅れましたが、トリプルヘリックスドメインのN末端近くに突然変異が配置された場合、より劇的な遅延が観察されました。折りたたみが開始される球状N末端三量成ドメインに近いこの非常に破壊的な突然変異は、トリプルヘリックス核形成を妨げる可能性があります。突然変異の位置効果は、トリプルヘリックスN末端に近いGly-to-ARG交換のトリプシン感受性によっても示唆されましたが、分子の中心近くの同じ置換剤についても示唆されました。トリプルヘリックスの折りたたみおよび立体構造に対する突然変異の位置の重要な影響は、倍数化が発生し、トリプルヘリックスの折り畳みが開始されるタイプIおよびタイプIIIコラーゲンのC末端の近くにある突然変異の深刻な結果に関連する可能性があります。

The hereditary bone disorder osteogenesis imperfecta is often caused by missense mutations in type I collagen that change one Gly residue to a larger residue and that break the typical (Gly-Xaa-Yaa)(n) sequence pattern. Site-directed mutagenesis in a recombinant bacterial collagen system was used to explore the effects of the Gly mutation position and of the identity of the residue replacing Gly in a homogeneous collagen molecular population. Homotrimeric bacterial collagen proteins with a Gly-to-Arg or Gly-to-Ser replacement formed stable triple-helix molecules with a reproducible 2 °C decrease in stability. All Gly replacements led to a significant delay in triple-helix folding, but a more dramatic delay was observed when the mutation was located near the N terminus of the triple-helix domain. This highly disruptive mutation, close to the globular N-terminal trimerization domain where folding is initiated, is likely to interfere with triple-helix nucleation. A positional effect of mutations was also suggested by trypsin sensitivity for a Gly-to-Arg replacement close to the triple-helix N terminus but not for the same replacement near the center of the molecule. The significant impact of the location of a mutation on triple-helix folding and conformation could relate to the severe consequences of mutations located near the C terminus of type I and type III collagens, where trimerization occurs and triple-helix folding is initiated.