ヒトミトコンドリアHSP60-HSP10シャペオニンにおけるアクティブな単一リング複合体の構造的基礎

MHSP60-MHSP10は、グロエル卵のネガティブ結合ATP結合間リング間協同性を持たないミトコンドリアマトリックスタンパク質の折りたたみを支援します。ここでは、ATP（ADP：BEF3バウンド）の結晶構造を報告します地上状態は模倣ダブルリングMHSP6014-（MHSP107）2フットボールコンプレックス、およびADPバウンド後継者MHSP6014-（MHSP107）2のCRYO-EM構造を報告します。複雑な、およびシングルリングMHSP607-MHSP107ハーフフットボール。構造は、MHSP60環形成のヌクレオチド依存性を説明し、負の協同性の非存在と一致するリング間ヌクレオチド対称性を明らかにします。地上状態では、2倍の対称H結合とソルトブリッジがダブルリングを一緒に縫い合わせますが、ADPフットボールの赤道ギャップがハーフフットボールに分割する態勢を整えているため、H結合のみが残ります。繰り返しアッセイは、必須の単一リングおよび二重リングMHSP60バリアントがアクティブであることを示しており、細菌の補完分析は、単一リングバリアントが野生型MHSP60と同じくらい効率的であることを示しています。私たちの研究は、MHSP60-MHSP10シャペリニン反応サイクルに共存するアクティブな単一リング複合体と二重リング複合体の構造的基盤を提供します。

mHsp60-mHsp10 assists the folding of mitochondrial matrix proteins without the negative ATP binding inter-ring cooperativity of GroEL-GroES. Here we report the crystal structure of an ATP (ADP:BeF3-bound) ground-state mimic double-ring mHsp6014-(mHsp107)2 football complex, and the cryo-EM structures of the ADP-bound successor mHsp6014-(mHsp107)2 complex, and a single-ring mHsp607-mHsp107 half-football. The structures explain the nucleotide dependence of mHsp60 ring formation, and reveal an inter-ring nucleotide symmetry consistent with the absence of negative cooperativity. In the ground-state a two-fold symmetric H-bond and a salt bridge stitch the double-rings together, whereas only the H-bond remains as the equatorial gap increases in an ADP football poised to split into half-footballs. Refolding assays demonstrate obligate single- and double-ring mHsp60 variants are active, and complementation analysis in bacteria shows the single-ring variant is as efficient as wild-type mHsp60. Our work provides a structural basis for active single- and double-ring complexes coexisting in the mHsp60-mHsp10 chaperonin reaction cycle.