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arrestin-1 指环与两种不同构象的活性视紫红质相互作用。

The arrestin-1 finger loop interacts with two distinct conformations of active rhodopsin.

机构信息

From the Institut für Medizinische Physik und Biophysik (CC2), Charité-Universitätsmedizin Berlin, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany,

From the Institut für Medizinische Physik und Biophysik (CC2), Charité-Universitätsmedizin Berlin, Charitéplatz 1, 10117 Berlin, Germany.

出版信息

J Biol Chem. 2018 Mar 23;293(12):4403-4410. doi: 10.1074/jbc.M117.817890. Epub 2018 Jan 23.

DOI:10.1074/jbc.M117.817890
PMID:29363577
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5868258/
Abstract

Signaling of the prototypical G protein-coupled receptor (GPCR) rhodopsin through its cognate G protein transducin (G) is quenched when arrestin binds to the activated receptor. Although the overall architecture of the rhodopsin/arrestin complex is known, many questions regarding its specificity remain unresolved. Here, using FTIR difference spectroscopy and a dual pH/peptide titration assay, we show that rhodopsin maintains certain flexibility upon binding the "finger loop" of visual arrestin (prepared as synthetic peptide ArrFL-1). We found that two distinct complexes can be stabilized depending on the protonation state of E3.49 in the conserved (D)ERY motif. Both complexes exhibit different interaction modes and affinities of ArrFL-1 binding. The plasticity of the receptor within the rhodopsin/ArrFL-1 complex stands in contrast to the complex with the C terminus of the G α-subunit (GαCT), which stabilizes only one specific substate out of the conformational ensemble. However, G α-subunit binding and both ArrFL-1-binding modes involve a direct interaction to conserved R3.50, as determined by site-directed mutagenesis. Our findings highlight the importance of receptor conformational flexibility and cytoplasmic proton uptake for modulation of rhodopsin signaling and thereby extend the picture provided by crystal structures of the rhodopsin/arrestin and rhodopsin/ArrFL-1 complexes. Furthermore, the two binding modes of ArrFL-1 identified here involve motifs of conserved amino acids, which indicates that our results may have elucidated a common modulation mechanism of class A GPCR-G protein/-arrestin signaling.

摘要

当激活的受体与抑制蛋白结合时,典型的 G 蛋白偶联受体(GPCR)视紫红质通过其同源 G 蛋白转导蛋白(G)的信号被抑制。尽管视紫红质/抑制蛋白复合物的整体结构是已知的,但许多关于其特异性的问题仍未得到解决。在这里,我们使用 FTIR 差谱和双 pH/肽滴定测定法,证明视紫红质在与视觉抑制蛋白的“指环”(作为合成肽 ArrFL-1 制备)结合时保持一定的灵活性。我们发现,取决于保守的(D)ERY 基序中 E3.49 的质子化状态,可以稳定两种不同的复合物。这两种复合物都表现出不同的相互作用模式和 ArrFL-1 结合亲和力。与与 Gα 亚基 C 末端(GαCT)的复合物相比,受体在视紫红质/ArrFL-1 复合物中的这种可塑性相反,该复合物仅稳定构象整体中的一个特定亚基。然而,Gα 亚基结合和两种 ArrFL-1 结合模式都涉及到保守的 R3.50 的直接相互作用,这是通过定点突变确定的。我们的发现强调了受体构象灵活性和细胞质质子摄取对于调节视紫红质信号的重要性,并扩展了视紫红质/抑制蛋白和视紫红质/ArrFL-1 复合物晶体结构提供的图像。此外,这里确定的两种 ArrFL-1 结合模式涉及保守氨基酸的基序,这表明我们的结果可能阐明了 A 类 GPCR-G 蛋白/抑制蛋白信号转导的常见调节机制。

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