細菌のシャペロン（GroEL）は、ATP依存的な分子機械の典型例であり、リガンド結合を生産的なコンフォメーション変化へと結び付ける必要がある。GroELは、ATP結合および加水分解により駆動される一連の明確な構造シフトを経ており、それが促進されたタンパク質フォールディング反応を担う。GroELオリゴマーの複雑なアロステリーが、効率的かつ指向性のあるフォールディングサイクルをどのように形成するのかは、いまだ十分に解明されていない。本研究では、可変温度ネイティブイオン質量分析と単一分子FRETを組み合わせることで、本質的に無秩序で高度に保存されたGroELのC末端テールが単一のGroELリングのアロステリック挙動に与える影響を調べる。我々の観測では、C末端テールはGroELリングのコンフォメーションダイナミクスを抑制することが示された。これは、おそらくGroELサブユニットの上部アピカルドメインとの直接相互作用によるものであり、この拘束はATP結合に伴って段階的に解除される。これらの結果は、C末端テールがGroEL反応サイクルのエントロピー制御因として働くというモデルを支持する。すなわち、テールとGroELアピカルドメインの一過的な相互作用は、リングの時期尚早な開裂を抑え、小型のコシャペロンであるGroESとの生産的な係合に必要なエネルギー閾値を調整する。無秩序テールのダイナミクスをGroELリングの古典的な協同性を伴う再編成へと結び付けることで、この機構は無駄な空のGroEL-GroESキャビティ形成を最小化する整然としたアロステリック・カスケードを強制する。これらの知見は、本質的に無秩序な要素のコンフォメーション特性が、大規模アロステリック機械のエネルギー効率と機能タイミングを最適化するためにどのように活用されうるかを明らかにする。
https://doi.org/10.64898/2026.09.01.748644