Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54083 БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ BIOORGANIC, BIOPHYSICAL AND MEDICINAL CHEMISTRY БИООРГАНИЧЕСКАЯ, БИОФИЗИЧЕСКАЯ И МЕДИЦИНСКАЯ ХИМИЯ ITERMEDIATES STATES IN Yersinia pseudotuberculosis PORIN FOLDING AND THEIR STRUCTURAL CHARACTERISTICS ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ СОСТОЯНИЯ В СВОРАЧИВАНИИ ПОРООБРАЗУЮЩЕГО БЕЛКА OmpF Yersinia pseudotuberculosis И ИХ СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Сидорин Е В Sidorin E V sev1972@mail.ru Хоменко В А Khomenko V A Ким Н. Ю. Kim N. Yu. Новикова О Д Novikova O D Соловьева Т Ф Solov’eva T F Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН Владивосток Россия G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far Eastern Branch of the RAS Vladivostok Russian Federation Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН ru G.B. Elyakov Pacific Institute of Bioorganic Chemistry, Far-Eastern Branch of the RAS ru 25 12 2016 25 12 2016 1 2 132 136 20 12 2016 20 12 2016 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54083/view

Порин OmpF Yersinia pseudotuberculosis является трансмембранным белком, который имеет антипараллельную β-структуру, упакованную в виде β-цилиндра. В этой работе были изучены конформационные превращения порина при его переходе из полностью развернутого в подобное нативному состояние в водных средах. За сворачиванием белка следили с помощью светорассеяния, высокоэффективной гель-проникающей хроматографии и оптической спектроскопии. Анализ результатов гель-проникающей хроматографии показал, что сразу после удаления основной части денатуранта образуются частично свернутые формы порина, с преобладанием интермедиатов сворачивания одного типа. Эти интермедиаты более компактны, чем полностью развернутый белок, и агрегируют с образованием растворимых мультимеров. Добавление шаперона Skp в раствор развернутого порина препятстствует агрегации интермедиатов. По данным КД- и флуоресцентной спектроскопии интермедиаты сворачивания OmpF имеют выраженную вторичную структуру и достаточно компактную, но не жестко упакованную третичную структуру. По структуре они подобны расплавленной глобуле. Было оценено влияния макромолекулярного уплотнения на сворачивание порина. Полученные результаты вносят вклад в понимание механизмов сворачивания и агрегации мембранных белков in vivo и способствуют разработке методов эффективной экспрессии рекомбинантных мембранных белков в виде «неклассических» телец включения.

Yersinia pseudotuberculosis porin OmpF is a transmembrane protein that has an antiparallel β-structure, packed as a β-barrel. In this study conformational transformations of the porin were studied during its transition from a fully unfolded to a native-like state in aqueous media. The porin folding was monitored by light scattering, size- exclusion chromatography (SEC), and optical spectroscopy. SEC analysis showed, that immediately after removal of the main part of the denaturant the partially folded forms of the porin, with a predominance of one type folding intermediates are formed. These intermediates are more compact than the completely unfolded protein and they aggregate to form the soluble multimers. The chaperone Skp addition to unfolded porin solution prevents the aggregation of folding intermediates. According to circular dichroism and fluorescence spectra, OmpF porin folding intermediates have a substantial secondary structure and sufficiently compact, but not tightly packed tertiary structure. These folding intermediates structurally resemble a molten globule. It was estimated macromolecular crowding effect on folding of the porin. These results contribute to the understanding of the mechanisms of the membrane proteins folding and aggregation in vivo and promote the development of methods for the efficient expression of the recombinant proteins in the form of "non-classical" inclusion bodies.

 рекомбинантный порин OmpF Yersinia pseudotuberculosis структура денатурированных белков агрегация белков сворачивание белков recombinant porin OmpF Yersinia pseudotuberculosis structure of denaturated proteins aggregation of proteins protein folding

Peternel Š., Komel R. Active protein aggregates produced in Escherichia coli. Int. J. Mol. Sci., 2011, vol. 12, pp. 8275-8287. Peternel Š., Komel R. Active protein aggregates produced in Escherichia coli. Int. J. Mol. Sci., 2011, vol. 12, pp. 8275-8287. Vincentelli R., Canaan S., Campanacci V., Calencia C., Maurin D., Frassinetti F., Scappucini-Calvo L., Bourne Y., Cambillau C., Bignon C. High-throughput automated refolding screening of inclusion bodies. Protein Science, 2004, vol. 13, pp. 2782-2792. Vincentelli R., Canaan S., Campanacci V., Calencia C., Maurin D., Frassinetti F., Scappucini-Calvo L., Bourne Y., Cambillau C., Bignon C. High-throughput automated refolding screening of inclusion bodies. Protein Science, 2004, vol. 13, pp. 2782-2792. Kuznetsova I.M., Biktashev A.G., Khaitlina S.Yu., VassilenkoK.S., Turoverov K.K., Uversky V.N. Effect of Self-Associationon the Structural Organization of Partially Folded Proteins: Inactivated Actin. Biophys. J., 1999, vol. 77, pp. 2788-2800. Kuznetsova I.M., Biktashev A.G., Khaitlina S.Yu., VassilenkoK.S., Turoverov K.K., Uversky V.N. Effect of Self-Associationon the Structural Organization of Partially Folded Proteins: Inactivated Actin. Biophys. J., 1999, vol. 77, pp. 2788-2800. Uversky V.N., Gillespie J.R., Millett I.S., Khodyakova A.V., Vasiliev A.M., Chernovskaya T.V., Vasilenko R.N., Kozlovskaya G.D., Dolgikh D.A., Fink A.L., Doniach S., Abramov V.M. Natively unfolded human Prothymosin R adopts partially folded collapsed conformation at acidic pH. Biochemistry, 1999, vol. 38, pp. 15009-15016. Uversky V.N., Gillespie J.R., Millett I.S., Khodyakova A.V., Vasiliev A.M., Chernovskaya T.V., Vasilenko R.N., Kozlovskaya G.D., Dolgikh D.A., Fink A.L., Doniach S., Abramov V.M. Natively unfolded human Prothymosin R adopts partially folded collapsed conformation at acidic pH. Biochemistry, 1999, vol. 38, pp. 15009-15016. Semisotnov G.V., Rodionova N.A., Razgulyaev O.I., Uversky V.N., Gripas' A.F., Gilmanshin R.I. Study of the “molten globule” intermediate state in protein folding by a hydrophobic fluorescent probe. Biopolymers, 1991, vol. 31, pp. 119-128. Semisotnov G.V., Rodionova N.A., Razgulyaev O.I., Uversky V.N., Gripas' A.F., Gilmanshin R.I. Study of the “molten globule” intermediate state in protein folding by a hydrophobic fluorescent probe. Biopolymers, 1991, vol. 31, pp. 119-128. Kuznetsova I.M., Turoverov K.K., Uversky V.N. What macromolecular crowding can do to a protein. Int. J. Mol. Sci., 2014, vol. 15, pp. 23090-23140. Kuznetsova I.M., Turoverov K.K., Uversky V.N. What macromolecular crowding can do to a protein. Int. J. Mol. Sci., 2014, vol. 15, pp. 23090-23140. Rosenbuch J.P. Characterization of the major envelope protein from Escherichia coli. J. Biol. Chem., 1974, vol. 249, pp. 8019-8029. Rosenbuch J.P. Characterization of the major envelope protein from Escherichia coli. J. Biol. Chem., 1974, vol. 249, pp. 8019-8029. Wu J., Zhao C., Lin W., Hu R., Wang Q., Chen H., Li L., Chen S., Zheng J. Binding characteristics between polyethylene glycol (PEG) and proteins in aqueous solution. J. Mater. Chem. B, 2014, vol. 2, pp. 2983-2992. Wu J., Zhao C., Lin W., Hu R., Wang Q., Chen H., Li L., Chen S., Zheng J. Binding characteristics between polyethylene glycol (PEG) and proteins in aqueous solution. J. Mater. Chem. B, 2014, vol. 2, pp. 2983-2992.