結び目タンパク質の折り畳みにおける非ネイティブ相互作用の役割：分子動力学シミュレーションからの洞察

数十年にわたり、自然に発生するタンパク質に結び目が存在することは、折りたたみプロセスの効率と堅牢性との互換性が想定されているため、主に先験的に除外されました。これとまったく同じ理由で、結合されたタンパク質のいくつかの無関係な家族の後の発見により、研究者は、同じタンパク質の位置で同じ結び目タイプの一貫した形成につながる折りたたみ式の折りたたみのシーケンスを支配する物理化学的メカニズムを調べるように動機付けました。実験に加えて、計算研究はこれらのメカニズムについてかなりの洞察を提供しています。ここでは、一般的な概念と方法論の枠組みの中で、このような最近の調査の多くを再訪します。異なる構造分解能（粗粒または原子論）およびさまざまな力場（純粋なネイティブ中心から現実的な原子論的なものまで）のタンパク質モデルを使用する研究を考慮することにより、ネイティブと非ネイティブの相互作用の役割に焦点を当てます。結合されたタンパク質のさまざまな無関係なインスタンスでは、非ネイティブ相互作用は、成功した自己ノットイベントのために準備された立体構造の出現を支持するために非常に重要であることが示されています。

For several decades, the presence of knots in naturally-occurring proteins was largely ruled out a priori for its supposed incompatibility with the efficiency and robustness of folding processes. For this very same reason, the later discovery of several unrelated families of knotted proteins motivated researchers to look into the physico-chemical mechanisms governing the concerted sequence of folding steps leading to the consistent formation of the same knot type in the same protein location. Besides experiments, computational studies are providing considerable insight into these mechanisms. Here, we revisit a number of such recent investigations within a common conceptual and methodological framework. By considering studies employing protein models with different structural resolution (coarse-grained or atomistic) and various force fields (from pure native-centric to realistic atomistic ones), we focus on the role of native and non-native interactions. For various unrelated instances of knotted proteins, non-native interactions are shown to be very important for favoring the emergence of conformations primed for successful self-knotting events.