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由ArfGAP1感知的脂质堆积将COPI衣被解体与膜双层曲率联系起来。

Lipid packing sensed by ArfGAP1 couples COPI coat disassembly to membrane bilayer curvature.

作者信息

Bigay Joëlle, Gounon Pierre, Robineau Sylviane, Antonny Bruno

机构信息

Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire, CNRS, 660 route des Lucioles, 06560 Valbonne-Sophia-Antipolis, France.

出版信息

Nature. 2003 Dec 4;426(6966):563-6. doi: 10.1038/nature02108.

DOI:10.1038/nature02108
PMID:14654841
Abstract

Protein coats deform flat lipid membranes into buds and capture membrane proteins to form transport vesicles. The assembly/disassembly cycle of the COPI coat on Golgi membranes is coupled to the GTP/GDP cycle of the small G protein Arf1. At the heart of this coupling is the specific interaction of membrane-bound Arf1-GTP with coatomer, a complex of seven proteins that forms the building unit of the COPI coat. Although COPI coat disassembly requires the catalysis of GTP hydrolysis in Arf1 by a specific GTPase-activating protein (ArfGAP1), the precise timing of this reaction during COPI vesicle formation is not known. Using time-resolved assays for COPI dynamics on liposomes of controlled size, we show that the rate of ArfGAP1-catalysed GTP hydrolysis in Arf1 and the rate of COPI disassembly increase over two orders of magnitude as the curvature of the lipid bilayer increases and approaches that of a typical transport vesicle. This leads to a model for COPI dynamics in which GTP hydrolysis in Arf1 is organized temporally and spatially according to the changes in lipid packing induced by the coat.

摘要

蛋白质衣壳将扁平的脂质膜变形为芽状,并捕获膜蛋白以形成运输小泡。高尔基体膜上 COPI 衣壳的组装/拆卸循环与小 G 蛋白 Arf1 的 GTP/GDP 循环相偶联。这种偶联的核心是膜结合的 Arf1-GTP 与衣被蛋白复合物的特异性相互作用,衣被蛋白复合物由七种蛋白质组成,是 COPI 衣壳的构建单元。尽管 COPI 衣壳的拆卸需要一种特异性 GTP 酶激活蛋白(ArfGAP1)催化 Arf1 中的 GTP 水解,但在 COPI 小泡形成过程中该反应的精确时间尚不清楚。通过对大小可控的脂质体上的 COPI 动力学进行时间分辨测定,我们发现随着脂质双层曲率增加并接近典型运输小泡的曲率,ArfGAP1 催化 Arf1 中 GTP 水解的速率以及 COPI 拆卸的速率增加了两个数量级。这导致了一个关于 COPI 动力学的模型,其中 Arf1 中的 GTP 水解根据衣壳诱导的脂质堆积变化在时间和空间上进行组织。

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