溶液中の野生型LYS-48関連ダイビキチンの立体構造ダイナミクス

プロテアソーム分解は、LYS-48結合ポリビキチン（ポリブ）鎖による標的タンパク質の修飾によって媒介され、個々のUBユニットの疎水性表面を介してこの経路でいくつかの結合パートナーと相互作用します。ただし、LYS-48関連DIUBの以前に報告された結晶構造は、隔離された疎水性表面との閉じた立体構造を示します。変異LYS-48関連DIUBに関するNMR研究は、中立条件下で前者の優位性を持つ、閉じた状態と開いた状態の間のpH依存性立体配座平衡を示した（pH 6.8で90％）。UB結合タンパク質がUB鎖の隔離された疎水性表面にどのように効率的にアクセスできるかという問題に対処するために、溶液中のLys-48リンクDiubの立体構造ダイナミクスを、2つのLys-48で媒介されたイソペプチド結合を介してUB単位が接続されているDiubの環状型を使用して、溶液中の溶液中の溶液を使用して再訪しました。野生型DIUBの新たに決定された結晶構造は、開いた立体構造を示しましたが、溶液中の周期LYS-48関連DIUBのNMR分析は、その構造が以前の結晶構造で観察された閉じた立体構造に似ていることを明らかにしました。野生型DIUBの化学的シフトとモノマーUBおよび環状Diubの化学的シフトと、溶媒への疎水性表面の曝露に関して、それぞれオープン状態と閉じた状態を模倣することは、溶液中の野生型LYS-48関連DIUBがPH 7.0に低いPH 7.0になります（75％）を示すことを示しています。オープンコンフォメーションを採用するLYS-48関連のUBチェーンの固有の特性は、UB結合タンパク質との相互作用に有利な場合があります。

Proteasomal degradation is mediated through modification of target proteins by Lys-48-linked polyubiquitin (polyUb) chain, which interacts with several binding partners in this pathway through hydrophobic surfaces on individual Ub units. However, the previously reported crystal structures of Lys-48-linked diUb exhibit a closed conformation with sequestered hydrophobic surfaces. NMR studies on mutated Lys-48-linked diUb indicated a pH-dependent conformational equilibrium between closed and open states with the predominance of the former under neutral conditions (90% at pH 6.8). To address the question of how Ub-binding proteins can efficiently access the sequestered hydrophobic surfaces of Ub chains, we revisited the conformational dynamics of Lys-48-linked diUb in solution using wild-type diUb and cyclic forms of diUb in which the Ub units are connected through two Lys-48-mediated isopeptide bonds. Our newly determined crystal structure of wild-type diUb showed an open conformation, whereas NMR analyses of cyclic Lys-48-linked diUb in solution revealed that its structure resembled the closed conformation observed in previous crystal structures. Comparison of a chemical shift of wild-type diUb with that of monomeric Ub and cyclic diUb, which mimic the open and closed states, respectively, with regard to the exposure of hydrophobic surfaces to the solvent indicates that wild-type Lys-48-linked diUb in solution predominantly exhibits the open conformation (75% at pH 7.0), which becomes more populated upon lowering pH. The intrinsic properties of Lys-48-linked Ub chains to adopt the open conformation may be advantageous for interacting with Ub-binding proteins.