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鬼笔环肽结合 F 肌动蛋白的 D 环动力学和近原子分辨率冷冻电镜结构。

D-loop Dynamics and Near-Atomic-Resolution Cryo-EM Structure of Phalloidin-Bound F-Actin.

机构信息

Department of Chemistry and Biochemistry, University of California, UCLA, Los Angeles, CA 90095, USA.

California NanoSystems Institute (CNSI), UCLA, Los Angeles, CA 90095, USA.

出版信息

Structure. 2020 May 5;28(5):586-593.e3. doi: 10.1016/j.str.2020.04.004. Epub 2020 Apr 28.

DOI:10.1016/j.str.2020.04.004
PMID:32348747
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7316398/
Abstract

Detailed molecular information on G-actin assembly into filaments (F-actin), and their structure, dynamics, and interactions, is essential for understanding their cellular functions. Previous studies indicate that a flexible DNase I binding loop (D-loop, residues 40-50) plays a major role in actin's conformational dynamics. Phalloidin, a "gold standard" for actin filament staining, stabilizes them and affects the D-loop. Using disulfide crosslinking in yeast actin D-loop mutant Q41C/V45C, light-scattering measurements, and cryoelectron microscopy reconstructions, we probed the constraints of D-loop dynamics and its contribution to F-actin formation/stability. Our data support a model of residues 41-45 distances that facilitate G- to F-actin transition. We report also a 3.3-Å resolution structure of phalloidin-bound F-actin in the ADP-Pi-like (ADP-BeFx) state. This shows the phalloidin-binding site on F-actin and how the relative movement between its two protofilaments is restricted by it. Together, our results provide molecular details of F-actin structure and D-loop dynamics.

摘要

详细的分子信息表明 G 肌动蛋白组装成纤维(F-肌动蛋白),以及它们的结构、动力学和相互作用,对于理解它们的细胞功能至关重要。先前的研究表明,一个灵活的 DNase I 结合环(D 环,残基 40-50)在肌动蛋白的构象动力学中起着重要作用。鬼笔环肽是肌动蛋白丝染色的“金标准”,它稳定肌动蛋白丝并影响 D 环。我们使用酵母肌动蛋白 D 环突变体 Q41C/V45C 中的二硫键交联、光散射测量和低温电子显微镜重建,探测 D 环动力学的约束及其对 F-肌动蛋白形成/稳定性的贡献。我们的数据支持一个促进 G-肌动蛋白向 F-肌动蛋白转变的残基 41-45 距离模型。我们还报告了鬼笔环肽结合的 F-肌动蛋白在 ADP-Pi 样(ADP-BeFx)状态下的 3.3 Å 分辨率结构。这显示了 F-肌动蛋白上的鬼笔环肽结合位点,以及它的两个原纤维之间的相对运动如何受到限制。总之,我们的结果提供了 F-肌动蛋白结构和 D 环动力学的分子细节。

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