Adjacent domains drive the emergence of misfolded intermediates in the folding pathway of the PDZ4 from MAGI1

l ripiegamento errato delle proteine ​​negli assemblaggi multidominio deriva da una complessa interazione tra interazioni intra- e interdominio. In questo studio, analizziamo come i domini adiacenti modellano il ripiegamento e il ripiegamento errato del dominio PDZ4 della proteina scaffold MAGI1. Sfruttando il singolo triptofano intrinseco presente nel PDZ4, ne abbiamo monitorato il comportamento nel dominio isolato, nel tandem PDZ3-4 e all'interno del supermodulo a cinque domini PDZ2-6 mediante esperimenti di (de)piegamento all'equilibrio e cinetici in un ampio intervallo di pH. La denaturazione all'equilibrio rivela che il PDZ4 presenta una transizione cooperativa, simile a quella a due stati, con una stabilità termodinamica simile in tutte le strutture, indicando che l'adiacenza dei domini non influenza in modo apprezzabile il suo stato nativo. Al contrario, le misurazioni cinetiche rivelano deviazioni pronunciate dal comportamento a due stati. Il solo dominio PDZ4 popola un intermedio transitorio, la cui popolazione e il conseguente rallentamento cinetico sono notevolmente amplificati nel contesto tandem e ancor più in quello supramodulare, in accordo con la formazione di insiemi mal ripiegati stabilizzati da contatti interdominio non nativi. Il pH acido potenzia selettivamente la trappola cinetica nei domini PDZ3-4 e PDZ2-6, ma non nel solo dominio PDZ4, indicando un ruolo chiave dell'elettrostatica alle interfacce interdominio, potenzialmente coinvolgendo specifici ponti salini. L'analisi strutturale suggerisce la presenza di potenziali ponti salini specifici (Asp871/Glu901 con Arg873/Lys905), sebbene siano necessarie ulteriori indagini. I nostri dati dimostrano che il misfolding del dominio PDZ4 di MAGI1 è una proprietà cooperativa contesto-dipendente dei domini adiacenti, piuttosto che un semplice sottoprodotto del ripiegamento, e illustrano come l'organizzazione supramodulare codifichi la plasticità cinetica nelle proteine ​​scaffold.