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Mutational investigation of protein folding transition states by Φ-value analysis and beyond: lessons from SH3 domain folding.
Mutational investigation of protein folding transition states by Φ-value analysis and beyond: lessons from SH3 domain folding.
- Source :
-
Biochemistry & Cell Biology . Apr2010, Vol. 88 Issue 2, p231-238. 7p. 1 Diagram. - Publication Year :
- 2010
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Abstract
- Understanding how proteins adopt their unique native structures requires a complete structural characterization of the rate-limiting transition state(s) along the folding pathway. By definition, transition states are not significantly populated and are only accessible via folding kinetics studies. In this respect, interpreting the kinetic effects of amino acid substitutions (especially to Ala) via Φ-value analysis is the most common method to probe the structure of these transient, yet important states. A critical review of the key assumptions required for rigorous interpretation of Φ values reveals that a multiple substitution strategy in which a position of interest is mutated to a variety of amino acids, and not exclusively to Ala, provides the best means to characterize folding transition states. This approach has proven useful in revealing non-native interactions and (or) conformations in folding transition states. Moreover, by simultaneously examining the folding kinetics of multiple substitutions made at a single surface-exposed position using the Brønsted analysis the backbone conformation in a folding transition state can be investigated. For folding equilibria with exchange rates on the order of milliseconds, the kinetic parameters for Φ-value analysis can be obtained from NMR relaxation dispersion experiments, under fully native conditions, along with a wealth of high-resolution structural information about the states in exchange (native, denatured, and intermediate states that populate the pathway). This additional structural information, which is not readily obtained through stopped-flow based methods, can significantly facilitate the interpretation of Φ values because it often reports on the validity of the assumptions required for a rigorous interpretation of Φ values. La compréhension du mécanisme par lequel les protéines adoptent leurs structures natives uniques requiert une caractérisation structurale complète de l’état ou des états de transitions limitants durant le processus de repliement. Par définition, les états de transition ne sont pas significativement abondants et ne sont accessibles que par l’intermédiaire d’études cinétiques de repliement. À cet effet, l’interprétation des effets cinétiques de la substitution d’acides aminés (spécialement par une Ala) à l’aide d’une analyse des valeurs de Φ est la méthode la plus utilisée pour sonder ces états transitoires mais importants. Une revue critique des postulats de base requis pour interpréter rigoureusement les valeurs de Φ révèle qu’une stratégie utilisant de multiples substitutions, par laquelle un acide aminé situé dans une position d’intérêt est muté en une variété d’acides aminés et non seulement en Ala, fournit le meilleur moyen de caractériser les états de transition de repliement. Cette approche a démontré son utilité en révélant les interactions/conformations non-natives dans les états de transition de repliement. De plus, en examinant simultanément des cinétiques de repliement de multiples substitutions réalisées sur un site unique exposé à la surface par une analyse de Brønsted, la conformation d’une chaîne dans un état de transition de repliement donné peut être étudiée. Dans le contexte d’un repliement à l’équilibre avec des taux d’échange de l’ordre de la milliseconde, les paramètres cinétiques de l’analyse des valeurs de Φ peuvent être obtenus par des expériences en RMN de relaxation/dispersion, sous des conditions pleinement natives, avec une abondance d’informations structurales à haute résolution des états en échange (natif, dénaturé et états intermédiaires qui jalonnent ce sentier). Cette information structurale additionnelle, qui n’est pas facilement obtenue par des méthodes en stop-flow, peut faciliter de façon significative l’interprétation des valeurs de Φ car elle témoigne de la validité des postulats requis pour interpréter rigoureusement les valeurs de Φ. [ABSTRACT FROM AUTHOR]
- Subjects :
- *PROTEIN folding
*PROTEINS
*MUTAGENESIS
*AMINO acids
*GENETIC mutation
Subjects
Details
- Language :
- English
- ISSN :
- 08298211
- Volume :
- 88
- Issue :
- 2
- Database :
- Academic Search Index
- Journal :
- Biochemistry & Cell Biology
- Publication Type :
- Academic Journal
- Accession number :
- 50356735
- Full Text :
- https://doi.org/10.1139/O09-153