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김태우
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Protein folding from heterogeneous unfolded state revealed by time-resolved X-ray solution scattering
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Abstract

One of the most challenging tasks in biological science is to understand how a protein folds. In theoretical studies, the hypothesis adopting a funnel-like free-energy landscape has been recognized as a prominent scheme for explaining protein folding in views of both internal energy and conformational heterogeneity of a protein. Despite numerous experimental efforts, however, comprehensively studying protein folding with respect to its global conformational changes in conjunction with the heterogeneity has been elusive. Here we investigate the redox-coupled folding dynamics of equine heart cytochrome c (cyt-c) induced by external electron injection by using time-resolved X-ray solution scattering. A systematic kinetic analysis unveils a kinetic model for its folding with a stretched exponential behavior during the transition toward the folded state. With the aid of the ensemble optimization method combined with molecular dynamics simulations, we found that during the folding the heterogeneously populated ensemble of the unfolded state is converted to a narrowly populated ensemble of folded conformations. These observations obtained from the kinetic and the structural analyses of X-ray scattering data reveal that the folding dynamics of cyt-c accompanies many parallel pathways associated with the heterogeneously populated ensemble of unfolded conformations, resulting in the stretched exponential kinetics at room temperature. This finding provides direct evidence with a view to microscopic protein conformations that the cyt-c folding initiates from a highly heterogeneous unfolded state, passes through still diverse intermediate structures, and reaches structural homogeneity by arriving at the folded state.

protein folding, cytochrome c, time-resolved X-ray scattering, ensemble, molecular dynamics simulation

논문정보
- 형식: Research article
- 게재일: 2020년 06월 (BRIC 등록일 2020-06-16)
- 연구진: 국내(교신)+국외 연구진태극기
- 분야: Biophysics
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  댓글 2
회원작성글 응원합니다  (2020-07-07 13:19)
PNAS 논문 게재를 다시 한번 축하드리며, 앞으로도 좋은 연구 결실 맺으시길 응원하겠습니다!
회원작성글 가치를찾아서  (2020-07-07 13:48)
누군가 새로운 도전이 있기에 지금의 수많은 기술이 발전했습니다. PNAS 논문게재를 축하드리며 해외에서 하시는 연구도 좋은 결과 있기를 바랍니다.
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