SOD1 exhibits allosteric frustration to facilitate metal binding affinity
Notice bibliographique
Résumé
Superoxide dismutase-1 (SOD1) is a ubiquitous, Cu and Zn binding, free-radical defense enzyme whose misfolding and aggregation play a potential key role in amyotrophic lateral sclerosis, an invariably fatal neurodegenerative disease. Over 150 mutations in SOD1 have been identified with a familial form of the disease, but it is presently not clear what unifying features, if any, these mutants share to make them pathogenic. Here, we develop several unique computational assays for probing the thermo-mechanical properties of both ALS-associated and rationally designed SOD1 variants. Allosteric interaction-free energies between residues and metals are calculated, and a series of atomic force microscopy experiments are simulated with variable tether positions to quantify mechanical rigidity "fingerprints" for SOD1 variants. Mechanical fingerprinting studies of a series of C-terminally truncated mutants, along with an analysis of equilibrium dynamic fluctuations while varying native constraints, potential energy change upon mutation, frustratometer analysis, and analysis of the coupling between local frustration and metal binding interactions for a glycine scan of 90 residues together, reveal that the apo protein is internally frustrated, that these internal stresses are partially relieved by mutation but at the expense of metal-binding affinity, and that the frustration of a residue is directly related to its role in binding metals. This evidence points to apo SOD1 as a strained intermediate with "self-allostery" for high metal-binding affinity. Thus, the prerequisites for the function of SOD1 as an antioxidant compete with apo state thermo-mechanical stability, increasing the susceptibility of the protein to misfold in the apo state.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».