一連のネイティブタンパク質内の協同組合折りたたみユニットの識別

協調的な展開罰則は、ネイティブ構造に由来する変性状態のアンサンブルを統計的に評価することによって計算されます。変性状態のアンサンブルは、ネイティブタンパク質を短い隣接セグメントに分割し、ネイティブ、すなわち相互作用、非ネイティブ、すなわち非相互作用のセグメントのすべての可能な組み合わせを定義することにより決定されます。残基間の相互作用を説明するために、タンパク質データバンクの一連の非相対タンパク質から派生した、新しい知識ベースのスコアリング機能を使用します。この手順は、4つの球状タンパク質の協同組合折りたたみ式コアの構造的識別に使用されます：ウシ膵臓トリプシン阻害剤、馬心シトクロムC、フランス豆プラストシアニン、およびブドウ球菌ヌクレアーゼ。理論的な折り畳みユニットは、実験的な水素交換保護因子から決定されるように、変性に対する安定性の向上を示す領域に対応することが示されています。関連するシーケンスの配列類似性スコアを使用して、酵素機能に必要な残基に加えて、構造的に重要な折り畳みコアを含むアミノ酸も進化中に優先的に保存されていることを示します。これは、特定された折り畳みコアが一連の基本構造折りたたみユニットの一部である可能性があることを意味します。

Cooperative unfolding penalties are calculated by statistically evaluating an ensemble of denatured states derived from native structures. The ensemble of denatured states is determined by dividing the native protein into short contiguous segments and defining all possible combinations of native, i.e., interacting, and non-native, i.e., non-interacting, segments. We use a novel knowledge-based scoring function, derived from a set of non-homologous proteins in the Protein Data Bank, to describe the interactions among residues. This procedure is used for the structural identification of cooperative folding cores for four globular proteins: bovine pancreatic trypsin inhibitor, horse heart cytochrome c, French bean plastocyanin, and staphylococcal nuclease. The theoretical folding units are shown to correspond to regions that exhibit enhanced stability against denaturation as determined from experimental hydrogen exchange protection factors. Using a sequence similarity score for related sequences, we show that, in addition to residues necessary for enzymatic function, those amino acids comprising structurally important folding cores are also preferentially conserved during evolution. This implies that the identified folding cores may be part of an array of fundamental structural folding units.