2015年9月18日Nature communication发表了分子伴侣Hsp70辅助蛋白折叠的变构调节的机制研究。结果表明核酸结合结构域（NBD）通过保守的氢键网与底物结合结构域（SBD）作用抑制ATPase活性，而与底物的结合激发ATP水解，ATP诱导底物释放比底物激发ATP水解对Hsp70的活性更重要。这些证据首次解析了分子伴侣Hsp70的分枝变构调节机制。

底物结合结构域（SBD）通过与核酸结合结构域（NBD）形成氢键网抑制ATPase活性。前期，大肠杆菌大肠杆菌Hsp70蛋白DnaK与ATP结合的开放结构被解析证明了SBD与NBD之间广泛的氢键网。研究者通过分析氢键网络中关键氨基酸Asp481的DnaK变体，证明这样的相互作用对SBD和NBD之间信号传导，及抑制ATPPase活性是必需的。

底物与SBD结合促使ATPase活性。底物与底物结合结构域（SBD）结合后会导致结合口袋附近疏水氨基酸Val440转移与Leu484相互作用，而Leu484转移后与核酸结合结构域（NBD）的Asp140通过氢键作用，继而引发ATP的水解。而DnaK-V440A/L484A/D148A可以NBD传递给SBD，但却不能引发ATP水解。

F146A阻止NBD向SBD信号转移。对于野生型的DnaK，ATP的水解促使NBD信号转向SBD，即导致底物蛋白释放。通过结构和突变体分析发现F146A保留了底物结合激活ATP水解的作用，但却很大程度丧失了随后底物蛋白的释放作用。

最后，通过体外和体内蛋白折叠实验，表明ATP水解激发底物释放过程比底物结合引起的ATPase活性对DnaK的正常功能更重要。

这些结果首次证明分子伴侣Hsp70的分枝变构调节机制，为全面了解Hsp70家族的变构模型提供了基础。

刘金乐 摘自： http://www.nature.com/ncomms/2015/150918/ncomms9308/full/ncomms9308.html

更多生物催化内容请关注微信公众服务号：生物催化剂设计与改造服务（STS-iDeep）