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β3 表皮生长因子 (EGF) 结构域中的独特二硫键以不同的方式影响 αIIbβ3 和 αvβ3 整合素的结构和功能。

Unique disulfide bonds in epidermal growth factor (EGF) domains of β3 affect structure and function of αIIbβ3 and αvβ3 integrins in different manner.

机构信息

the Amalia Biron Research Institute of Thrombosis and Hemostasis, Chaim Sheba Medical Center, Tel-Hashomer, Israel.

出版信息

J Biol Chem. 2012 Mar 16;287(12):8879-91. doi: 10.1074/jbc.M111.311043. Epub 2012 Feb 3.

Abstract

The β3 subunit of αIIbβ3 and αvβ3 integrins contains four epidermal growth factor (EGF)-like domains. Each domain harbors four disulfide bonds of which one is unique for integrins. We previously discerned a regulatory role of the EGF-4 Cys-560-Cys-583 unique bond for αIIbβ3 activation. In this study we further investigated the role of all four integrin unique bonds in both αIIbβ3 and αvβ3. We created β3 mutants harboring serine substitutions of each or both cysteines that disrupt the four unique bonds (Cys-437-Cys-457 in EGF-1, Cys-473-Cys-503 in EGF-2, Cys-523-Cys-544 in EGF-3, and Cys-560-Cys-583 in EGF-4) and transfected them into baby hamster kidney cells together with normal αv or αIIb. Flow cytometry was used to measure surface expression of αIIbβ3 and αvβ3 and their activity state by soluble fibrinogen binding. Most cysteine substitutions caused similarly reduced surface expression of both receptors. Disrupting all four unique disulfide bonds by single cysteine substitutions resulted in variable constitutive activation of αIIbβ3 and αvβ3. In contrast, whereas double C437S/C457S and C473S/C503S mutations yielded constitutively active αIIbβ3 and αvβ3, the C560S/C583S mutation did not, and the C523S/C544S mutation only yielded constitutively active αIIbβ3. Activation of C523S/C544S αvβ3 mutant by activating antibody and dithiothreitol was also impaired. Molecular dynamics of C523S/C544S β3 in αIIbβ3 but not in αvβ3 displayed an altered stable conformation. Our findings indicate that unique disulfide bonds in β3 differently affect the function of αIIbβ3 and αvβ3 and suggest a free sulfhydryl-dependent regulatory role for Cys-560-Cys-583 in both αIIbβ3 and αvβ3 and for Cys-523-Cys-544 only in αvβ3.

摘要

αIIbβ3 和 αvβ3 整合素的β3 亚基包含四个表皮生长因子 (EGF) 样结构域。每个结构域都含有四个二硫键,其中一个是整合素特有的。我们之前发现 αIIbβ3 激活的 EGF-4 Cys-560-Cys-583 独特键具有调节作用。在这项研究中,我们进一步研究了四个整合素独特键在 αIIbβ3 和 αvβ3 中的作用。我们创建了β3 突变体,其中每个或两个半胱氨酸的丝氨酸取代破坏了四个独特的键(EGF-1 中的 Cys-437-Cys-457、EGF-2 中的 Cys-473-Cys-503、EGF-3 中的 Cys-523-Cys-544 和 EGF-4 中的 Cys-560-Cys-583),并将其与正常的 αv 或 αIIb 一起转染到幼仓鼠肾细胞中。通过可溶性纤维蛋白原结合测量表面表达αIIbβ3 和 αvβ3 及其活性状态。大多数半胱氨酸取代导致两种受体的表面表达均减少。通过单个半胱氨酸取代破坏所有四个独特的二硫键会导致 αIIbβ3 和 αvβ3 的变构激活。相比之下,虽然 C437S/C457S 和 C473S/C503S 双突变产生了持续激活的 αIIbβ3 和 αvβ3,但 C560S/C583S 突变没有,而 C523S/C544S 突变仅产生持续激活的 αIIbβ3。通过激活抗体和二硫苏糖醇激活 C523S/C544S αvβ3 突变体的激活也受到损害。在 αIIbβ3 而不是 αvβ3 中,C523S/C544Sβ3 的分子动力学显示出改变的稳定构象。我们的发现表明,β3 中的独特二硫键以不同的方式影响 αIIbβ3 和 αvβ3 的功能,并表明 Cys-560-Cys-583 在 αIIbβ3 和 αvβ3 中以及 Cys-523-Cys-544 仅在 αvβ3 中具有游离巯基依赖性调节作用。

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