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Peptide-Protein Binding Investigated by Far-IR Spectroscopy and Molecular Dynamics Simulations

Authors :
yoann cote
Juan D. Ramirez
Petra Hellwig
Yves Nominé
Roland H. Stote
Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire (IGBMC)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre for Integrative Biology - CBI (Inserm U964 - CNRS UMR7104 - IGBMC)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de génétique et biologie moléculaire et cellulaire (IGBMC)
Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Science et d'ingénierie supramoléculaires (ISIS)
Réseau nanophotonique et optique
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Matériaux et nanosciences d'Alsace (FMNGE)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Chimie de la matière complexe (CMC)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Matériaux et Nanosciences Grand-Est (MNGE)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Réseau nanophotonique et optique
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Louis Pasteur - Strasbourg I-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
univOAK, Archive ouverte
Source :
Biophysical Journal, Biophysical Journal, Biophysical Society, 2017, 112 (12), pp.2575-2588. ⟨10.1016/j.bpj.2017.05.018⟩, Biophysical Journal, 2017, 112 (12), pp.2575-2588. ⟨10.1016/j.bpj.2017.05.018⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
Elsevier BV, 2017.

Abstract

PMC5479146; Molecular dynamics (MD) simulations and far-infrared (far-IR) spectroscopy were combined to study peptide binding by the second PDZ domain (PDZ1) of MAGI1, which has been identified as an important target for the Human Papilloma Virus. PDZ1 recognizes and binds to the C-terminal end of the E6 protein from high-risk Human Papilloma Virus. The far-IR spectra of two forms of the protein, an unbound APO form and a HOLO form (where the PDZ1 is bound to an 11-residue peptide derived from the C terminus of HPV16 E6), were obtained. MD simulations were used to determine the most representative structure of each form and these were used to compute their respective IR spectra by normal mode analysis. Far-UV circular dichroism spectroscopy was used to confirm the secondary structure content and the stability through temperature-dependent studies. Both the experimental and calculated far-IR spectra showed a red shift of the low-frequency peaks upon peptide binding. The calculations show that this is coincident with an increased number of hydrogen bonds formed as the peptide augments the protein beta-sheet. We further identified the contribution of surface-bound water molecules to bands in the far-IR and, through the calculations, identified potential pathways for allosteric communication. Together, these results demonstrate the utility of combining far-IR experiments and MD studies to study peptide binding by proteins.

Details

ISSN :
00063495 and 15420086
Volume :
112
Database :
OpenAIRE
Journal :
Biophysical Journal
Accession number :
edsair.doi.dedup.....22c1129f69f92388b4a7b63633f62b64
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.bpj.2017.05.018