|
大家好，本期小编分享一篇发表在：Scien ce Adva nces（IF=14.136）上，题为：Stru ctural basis for tunable control of actin dyna mics by myosin-15 in mecha nos ensory stereo cilia（肌球蛋白15在机械感觉立体纤毛中调节肌动蛋白动力学的结构基础）的文章。 01 研究背景 运动蛋白肌球蛋白-15是机械感觉立体纤毛发育和维持所必需的，肌球蛋白-15的突变引起遗传性耳聋。 除了将肌动蛋白调节机制运输到立体纤毛尖端外，肌球蛋白-15还直接对肌动蛋白丝（“F-肌动蛋白”）组装进行成核，该组装被进行性听力损失突变（p.D1647G，“jordan”）破坏。 在这里，我们提出了肌球蛋白-15与F-肌动蛋白结合的冷冻电子显微镜结构，为解释耳聋突变对运动活动和肌动蛋白成核的影响提供了一个框架。 严谨的肌球蛋白-15唤起F-肌动蛋白的构象变化，但保持肌动蛋白D环的灵活性，其介导亚基间的接触，而乔丹突变体将D环锁定在单个构象中。二磷酸腺苷结合的肌球蛋白-15也锁定D环，其相应地减弱肌动蛋白聚合刺激。 见图一 肌动肌肽-15复合物的冷冻电子显微镜结构。  图一 （A）肌肉肌球蛋白-15初级结构域结构图。 （B）单独使用F-肌动蛋白和指示的肌动蛋白-15复合物的冷冻电子显微镜（cryo-EM）图。 （C）来自严格的野生型肌动蛋白-15重建的两个肌动蛋白和一个肌球蛋白-15亚基的冷冻电镜图和带状图。编号框对应于后续面板中的详细信息视图。 （D）在肌动蛋白的ADP结合口袋周围绘制冷冻电镜图谱和棒状模型。 （E）肌动蛋白-肌球蛋白环3界面处的冷冻电镜图谱和棒模型。约旦突变（D1647）的位置以蓝绿色突出显示。 见图二 引起肌球蛋白-15突变的耳聋的结构图谱。  图二 （A）肌球蛋白-15运动域的带状图，在引起耳聋的突变部位（球体）处具有α碳，根据指示的机制类别着色。 （B）预期会破坏折叠的突变的详细视图。 （C）预期影响亚域重排的突变的详细视图。 （D）预计影响ATP酶活性的开关I，开关II和P环区域中突变的详细视图。 见图三 严谨的野生型肌动蛋白-15界面的相互作用。  图三 （A）两个肌动蛋白亚基与严谨的野生型肌球蛋白-15之间界面的原子模型。肌动蛋白亚基 i、i + 2 和肌球蛋白-15 分别呈浅蓝色、矢车菊蓝和深橙色。指示的肌球蛋白-15肌动蛋白相互作用基序以洋红色突出显示，编号框对应于后续面板中的详细信息视图。 （B）肌球蛋白-15残基D1647与肌动蛋白残基S352和T353之间的氢键相互作用。 （C）肌动蛋白亚基i + 2的D环，肌动蛋白亚基i的亚域1和3与肌球蛋白-15的HLH基序之间形成的疏水相互作用。 （D）肌球蛋白-15的CM环与肌动蛋白亚基i的亚域3之间的界面。 （E）肌球蛋白-3的环15与肌动蛋白亚基i + 1的亚域2之间的接触。 见图四 肌球蛋白-15结合重塑F-肌动蛋白，同时保持D环的灵活性。  图四 （A）存在和不存在肌球蛋白-15的两个肌动蛋白亚基的带状图，叠加在亚基i上。轻微的D环构象以蓝色（仅肌动蛋白）和粉红色（肌球蛋白-15结合）着色。 （B）由两个纵向相邻的肌动蛋白亚基和肌球蛋白-15 HLH形成的界面处的结构比较。裸F-肌动蛋白和严谨野生型（WT）肌动蛋白-15分别呈浅蓝色和深橙色。轻微的D环构象以蓝色（仅肌动蛋白）和粉红色（肌球蛋白-15结合）着色，并以透明表示形式显示。 （C） 裸 F-肌动蛋白 D 环的分段冷冻电镜密度在 0.036 RMS 下呈现，与分别以浅蓝色和中蓝色着色的 Out 和 In D 环构象的棒状模型叠加。 （D） 严格的野生型肌球蛋白-15 结合肌动蛋白 D 环的分段冷冻电镜密度，分别与深橙色和粉红色的 Out 和 In D 环构象的棒状模型叠加。 （E） 所述模型的构象的骨架表示，叠加在分段冷冻电镜密度上肌球蛋白-15 结合的 F-肌动蛋白 D 环。 （F）来自裸F-肌动蛋白和肌球蛋白-31结合的F-肌动蛋白的肌动蛋白丝模型（15个亚基）的叠加（见材料和方法）。灯丝模型的端子倒钩和尖端显示在详细视图中。 （G） 对称展开后聚焦 3D 分类的两种代表性三维 （15D） 类裸 F-肌动蛋白（顶部）和严格野生型肌球蛋白-3 结合的 F-肌动蛋白（底部）的密度图，分别显示 D 环主要在 Out（左）和 In（右）构象中。 见图五 由严格的乔丹突变肌球蛋白-15结合锁定肌动蛋白D环。  图五 见图六 肌球蛋白-15在机械感觉立体纤毛中调节肌动蛋白动力学的结构基础。  图六 （A） 指示的肌动肌蛋白-15 复合物的冷冻电镜图，这些复合物来自具有对称扩展和重新居心的肌球蛋白-15 残基 S1245 的再处理。 （B）严谨性和ADP野生型肌动肌肽-15原子模型的叠加。来自严谨原子模型的肌动蛋白以透明蓝色的阴影显示。插图：ADP 释放前后核苷酸结合口袋中结构元件的详细视图。 （C）ADP野生型肌动蛋白-15中肌动蛋白D环的冷冻电镜图谱和相应的原子模型。 （D）所示模型中D环构象的主链定位，叠加在ADP野生型actomyosin-15 D环的分段冷冻电镜图上。 见图七 ADP结合的肌球蛋白-15钝化F-肌动蛋白成核。  图七 （A）存在和不存在肌球蛋白-15和ADP的代表性芘肌动蛋白聚合测定。肌动蛋白，2μM;肌球蛋白-15，1μM;镁-ADP，100微米。A.U.，任意单位。 （B）在肌球蛋白-15存在或没有ADP的情况下量化到半个最大芘信号饱和的时间。误差线表示来自三个独立蛋白质纯化的SD. n = 5;**P = 0.008，曼-惠特尼U检验。 （C）在存在和不存在肌球蛋白-180和ADP的情况下记录的TIRF电影肌动蛋白聚合15秒后的快照。比例尺，10 μm。 （D）来自TIRF电影的F-肌动蛋白密度的定量，指示成核速率。实线和虚线/阴影表示每个时间点±标清的意思;n = 3。 （E）TIRF电影中细长的单个肌动蛋白丝的代表性Kymograph。 （F）TIRF电影中灯丝伸长率的量化。n = 3 个独立重复。条形表示平均值;P < 0.0001，方差单因素分析。N.S.，不重要。 见图八 肌球蛋白-15调控肌动蛋白聚合的示意图模型。  图八 我们提出肌球蛋白-15通过稳定肌动蛋白-肌动蛋白接触和调节D环结构可塑性来刺激成核来增强F-肌动蛋白的形成。 肌球蛋白-15核苷酸状态有助于调节成核活性，可用于立体纤毛高度控制。约旦突变破坏F-肌动蛋白调节，从而抑制聚合。 02 研究结论 我们提出肌球蛋白-15通过桥接肌动蛋白原型来增强聚合，通过以肌球蛋白核苷酸状态依赖性方式调节肌动蛋白的结构可塑性来调节成核效率。可以利用这种对肌动蛋白聚合的可调调节来精确控制立体纤毛高度。 好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！ 如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以私信我们。 |
|
|
