Mechanism of the allosteric activation of the ClpP protease machinery by substrates and active-site inhibitors
Resumen: Coordinated conformational transitions in oligomeric enzymatic complexes modulate function in response to substrates and play a crucial role in enzyme inhibition and activation. Caseinolytic protease (ClpP) is a tetradecameric complex, which has emerged as a drug target against multiple pathogenic bacteria. Activation of different ClpPs by inhibitors has been independently reported from drug development efforts, but no rationale for inhibitor-induced activation has been hitherto proposed. Using an integrated approach that includes x-ray crystallography, solid- and solution-state nuclear magnetic resonance, molecular dynamics simulations, and isothermal titration calorimetry, we show that the proteasome inhibitor bortezomib binds to the ClpP active-site serine, mimicking a peptide substrate, and induces a concerted allosteric activation of the complex. The bortezomib-activated conformation also exhibits a higher affinity for its cognate unfoldase ClpX. We propose a universal allosteric mechanism, where substrate binding to a single subunit locks ClpP into an active conformation optimized for chaperone association and protein processive degradation.
Idioma: Inglés
DOI: 10.1126/sciadv.aaw3818
Año: 2019
Publicado en: Science 5, 9 (2019), [18 pp.]
ISSN: 0036-8075

Factor impacto JCR: 41.845 (2019)
Categ. JCR: MULTIDISCIPLINARY SCIENCES rank: 2 / 70 = 0.029 (2019) - Q1 - T1
Factor impacto SCIMAGO: 13.11 - Multidisciplinary (Q1) - History and Philosophy of Science (Q1)

Financiación: info:eu-repo/grantAgreement/EUR/ERC-2012-StG-311318
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Tipo y forma: Artículo (Versión definitiva)
Área (Departamento): Área Bioquímica y Biolog.Mole. (Dpto. Bioq.Biolog.Mol. Celular)

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