A Designed Conformational Shift To Control Protein Binding Specificity

In a conformational selection scenario, manipulating the populations of binding‐competent states should be expected to affect protein binding. We demonstrate how in silico designed point mutations within the core of ubiquitin, remote from the binding interface, change the binding specificity by shifting the conformational equilibrium of the ground‐state ensemble between open and closed substates that have a similar population in the wild‐type protein. Binding affinities determined by NMR titration experiments agree with the predictions, thereby showing that, indeed, a shift in the conformational equilibrium enables us to alter ubiquitin’s binding specificity and hence its function. Thus, we present a novel route towards designing specific binding by a conformational shift through exploiting the fact that conformational selection depends on the concentration of binding‐competent substates. Da die Proteindynamik untrennbar mit der Proteinfunktion verbunden ist, lässt sich letztere durch Manipulation der ersteren verändern. Die Spezifität der Protein‐Protein‐Bindung kann allein durch eine gezielte Änderung in der konformativen Präferenz variiert werden, während die Bindungsschnittstelle unberührt bleibt. Dieser Mechanismus, der in der Natur für die Kontrolle der Bindungsspezifität genutzt wird, liefert eine neuartige Route zum Design von Proteinfunktion.