生物物理学：リボソームはタンパク質折りたたみのエントロピーペナルティーを低下させる

ほとんどのタンパク質はリボソームでの生合成中に折りたたまれる。そして、多くのタンパク質の翻訳中の折りたたみのエネルギー論と経路およびその結果は、再折りたたみの研究で得られたものとはかなり異なることが明らかになっている。リボソームによるこの折りたたみの調節がどういう起源を持つのかはまだ分かっていない。今回我々は、モデルタンパク質の折りたたまれていない状態の原子構造を、リボソーム上にある場合とない場合について決定した。この結果から、リボソームはまだ折りたたまれていない新生鎖の構造を広げて､その溶媒和を増大し、結果としてその鎖のエントロピーの不安定性が、孤立しているペプチド鎖に比べて高まることが明らかになった。定量的な¹⁹F NMR実験によって、この不安定化が折りたたみのエントロピーペナルティーを最大30 kcal/mol⁻¹まで低減し、リボソーム上での部分的に折りたたまれた中間体の形成を促進することが確認された。この観察結果は、他のタンパク質ドメインにも拡張でき、一部のタンパク質が活性なコンホメーションを獲得するために必須なものである。熱力学的影響も、変異が誘発した折りたたみ停止からリボソームが新生鎖を保護するのを助けていて、これはタンパク質の進化を支えるリボソームの重要な役割を示唆している。今回の知見は、新生鎖の構造と動力学的性質をそれらの折りたたみのエネルギー論的性質と翻訳後の結果に関係付けることにより、翻訳と同時に行われるタンパク質折りたたみの独特な熱力学的性質の物理学的基盤を確立するものだ。

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