Visualizing chaperonin function in situ by cryo-electron tomography
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Le résumé fourni par la source
Abstract Chaperonins are large barrel-shaped complexes that mediate ATP-dependent protein folding1–3. The bacterial chaperonin GroEL forms juxtaposed rings that bind unfolded protein and the lid-shaped cofactor GroES at their apertures. In vitro analyses of the chaperonin reaction have shown that substrate protein folds, unimpaired by aggregation, while transiently encapsulated in the GroEL central cavity by GroES4–6. To determine the functional stoichiometry of GroEL, GroES and client protein in situ, here we visualized chaperonin complexes in their natural cellular environment using cryo-electron tomography. We find that, under various growth conditions, around 55–70% of GroEL binds GroES asymmetrically on one ring, with the remainder populating symmetrical complexes. Bound substrate protein is detected on the free ring of the asymmetrical complex, defining the substrate acceptor state. In situ analysis of GroEL–GroES chambers, validated by high-resolution structures obtained in vitro, showed the presence of encapsulated substrate protein in a folded state before release into the cytosol. Based on a comprehensive quantification and conformational analysis of chaperonin complexes, we propose a GroEL–GroES reaction cycle that consists of linked asymmetrical and symmetrical subreactions mediating protein folding. Our findings illuminate the native conformational and functional chaperonin cycle directly within cells.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Visualizing chaperonin function in situ by cryo-electron tomography
- Date Crossref
- 21/08/2024
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Universitätsmedizin Göttingen pays non établi dans la noticeÉtablissement de santé
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Nanoscale Microscopy and Molecular Physiology of the Brain Cluster of Excellence 171 — DFG Research Center 103 pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Max Planck Institute of Biochemistry Department of Cellular Biochemistry pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University of Göttingen Cluster of Excellence "Multiscale Bioimaging: from Molecular Machines to Networks of Excitable Cells" (MBExC) pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Vanderbilt University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Bioinformatics and Systems Biology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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University Medical Center Göttingen Institute of Neuropathology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Institute of Structural Biology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Faculty of Physics pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Universitätsmedizin Göttingen, Nanoscale Microscopy and Molecular Physiology of the Brain Cluster of Excellence 171 — DFG Research Center 103 et Department of Cellular Biochemistry — Max Planck Institute of Biochemistry, avec 6 autres affiliations.
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