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Enregistrement W2996630260 · doi:10.1101/2019.12.11.873281

An allosteric switch regulates <i>Mycobacterium tuberculosis</i> ClpP1P2 protease function as established by cryo-EM and methyl-TROSY NMR

2019· preprint· en· W2996630260 sur OpenAlexaff
Siavash Vahidi, Zev A. Ripstein, Jordan B. Juravsky, Enrico Rennella, Alfred L. Goldberg, Anthony Mittermaier, John L. Rubinstein, Lewis E. Kay

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2019
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueBiochemical and Molecular Research
Établissements canadiensMcGill UniversityHospital for Sick ChildrenUniversity of Toronto
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésAllosteric regulationChemistryProteaseMycobacterium tuberculosisFunction (biology)Rational designStereochemistryBiophysicsCombinatorial chemistryBiochemistryEnzymeBiologyCell biologyTuberculosisNanotechnologyMaterials science

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract The 300-kDa ClpP1P2 protease from Mycobacterium tuberculosis collaborates with the AAA+ (ATPases associated with a variety of cellular activities) unfoldases, ClpC1 and ClpX, to degrade substrate proteins. Unlike in other bacteria, all the components of the Clp system are essential for growth and virulence of mycobacteria, and their inhibitors show promise as novel antibiotics. MtClpP1P2 is unique in that it contains a pair of distinct ClpP1 and ClpP2 rings and also requires the presence of activator peptides, such as benzoyl-leucyl-leucine (Bz-LL), for function. Understanding the structural basis for this requirement has been elusive but is critical for the rational design and improvement of anti-TB therapeutics that target the Clp system. Here we present a combined biophysical and biochemical study to explore the structure-dynamics-function relationship in MtClpP1P2. Cryo-EM structures of apo and acyldepsipeptide-bound MtClpP1P2 explain their lack of activity by showing loss of a key β-sheet in a sequence known as the handle region that is critical for the proper formation of the catalytic triad. Methyl transverse relaxation-optimized spectroscopy (TROSY)-based NMR, cryo-EM, and biochemical assays show that upon binding Bz-LL or covalent inhibitors, MtClpP1P2 undergoes a conformational change from an inactive compact state to an active extended structure that can be explained by a modified Monod-Wyman-Changeux model. Our study establishes a critical role for the handle region as an on/off switch for function, and shows extensive allosteric interactions involving both intra- and inter-ring communication that regulate MtClpP1P2 activity and that can potentially be exploited by small molecules to target M. tuberculosis . Significance Statement The MtClpP1P2 protease is part of the essential protein degradation machinery that helps maintain protein homeostasis in Mycobacterium tuberculosis , the causative agent of TB. Antibiotics that selectively kill both dormant and growing drug-resistant populations of M. tuberculosis by disrupting MtClpP1P2 function have attracted recent attention. Here we characterize a switch that can control MtClpP1P2 activity through binding of small peptides, leading to a concerted conformational change that potentially can be exploited by drug molecules to interfere with MtClpP1P2 function. Overall, this work highlights the power of a combined NMR and cryo-EM approach to provide detailed insights into the structure-dynamics-function relationship of molecular machines critical to human health.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Intégrité de la recherche
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,029
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,000
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

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.

Tête enseignante Opus0,006
Tête enseignante GPT0,223
Écart entre enseignants0,217 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2019
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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