Mg2+ Shifts Ligand-Mediated Folding of a Riboswitch from Induced-Fit to Conformational Selection

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作者
Krishna C. Suddala,Jiarui Wang,Qian Hou,Nils G. Walter
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:137 (44): 14075-14083 被引量:94
标识
DOI:10.1021/jacs.5b09740
摘要

Bacterial riboswitches couple small-molecule ligand binding to RNA conformational changes that widely regulate gene expression, rendering them potential targets for antibiotic intervention. Despite structural insights, the ligand-mediated folding mechanisms of riboswitches are still poorly understood. Using single-molecule fluorescence resonance energy transfer (smFRET), we have investigated the folding mechanism of an H-type pseudoknotted preQ1 riboswitch in dependence of Mg2+ and three ligands of distinct affinities. We show that, in the absence of Mg2+, both weakly and strongly bound ligands promote pseudoknot docking through an induced-fit mechanism. By contrast, addition of as low as 10 μM Mg2+ generally shifts docking toward conformational selection by stabilizing a folded-like conformation prior to ligand binding. Supporting evidence from transition-state analysis further highlights the particular importance of stacking interactions during induced-fit and of specific hydrogen bonds during conformational selection. Our mechanistic dissection provides unprecedented insights into the intricate synergy between ligand- and Mg2+-mediated RNA folding.

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