溶液NMRによって研究されたミセルと脂質二重層の植物タタの構造とダイナミクス

双子 - アルギニントランスリカーゼ（TAT）は、折り畳まれたタンパク質を原核生物の細胞質膜と植物葉緑体のチラコイド膜に輸送します。グラム陰性菌と葉緑体では、トランスロコンは3つのサブユニット、TATA、TATB、およびTATCで構成されており、TATAは基質の実際の膜転座の原因となっています。ここでは、溶液状態NMRを使用して、シロイヌナズナのThalianaから完全に機能的に切り捨てられた「コアタタ」の構造、ダイナミクス、および脂質相互作用について報告します。我々の結果は、TATAが短いN末端膜貫通ヘリックス（TMH）、短い接続リンカー（ヒンジ）、および両親媒性ヘリックス（APH）を形成する傾向がある長い領域で構成されていることを示しています。TATAのダイナミクスは、モデルのない分析と組み合わせて15 N緩和NMRを使用して特徴付けられました。TMHには、よく構造化されたヘリックスに特徴的な順序パラメーターがあり、ヒンジはやや剛性が低く、APHには構造的な柔軟性を示す低次パラメーターがあります。TMHは短く、溶媒からの驚くほど低い保護があり、APHの最初の部分のみがある程度保護されています。脂質二重層のタタの構造と洗剤のダイナミクスの可能な違いを明らかにするために、速い触覚ビセルと大きな単層小胞を使用しました。結果は、TATAのヘリシティが脂質の存在下でTMHとAPHの両方で増加し、TMHのN末端部分が著しく硬直していることを示しています。結果は、植物のタタが重要な構造可塑性と地域環境に適応する能力を持っていることを示しています。

The twin-arginine translocase (Tat) transports folded proteins across the cytoplasmic membrane of prokaryotes and the thylakoid membrane of plant chloroplasts. In Gram-negative bacteria and chloroplasts, the translocon consists of three subunits, TatA, TatB, and TatC, of which TatA is responsible for the actual membrane translocation of the substrate. Herein we report on the structure, dynamics, and lipid interactions of a fully functional C-terminally truncated 'core TatA' from Arabidopsis thaliana using solution-state NMR. Our results show that TatA consists of a short N-terminal transmembrane helix (TMH), a short connecting linker (hinge) and a long region with propensity to form an amphiphilic helix (APH). The dynamics of TatA were characterized using 15 N relaxation NMR in combination with model-free analysis. The TMH has order parameters characteristic of a well-structured helix, the hinge is somewhat less rigid, while the APH has lower order parameters indicating structural flexibility. The TMH is short with a surprisingly low protection from solvent, and only the first part of the APH is protected to some extent. In order to uncover possible differences in TatA's structure and dynamics in detergent compared to in a lipid bilayer, fast-tumbling bicelles and large unilamellar vesicles were used. Results indicate that the helicity of TatA increases in both the TMH and APH in the presence of lipids, and that the N-terminal part of the TMH is significantly more rigid. The results indicate that plant TatA has a significant structural plasticity and a capability to adapt to local environments.