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热诱导热敏型瞬时受体电位通道开放的结构机制。

Structural mechanism of heat-induced opening of a temperature-sensitive TRP channel.

机构信息

Department of Biochemistry and Molecular Biophysics, Columbia University, New York, NY, USA.

Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia.

出版信息

Nat Struct Mol Biol. 2021 Jul;28(7):564-572. doi: 10.1038/s41594-021-00615-4. Epub 2021 Jul 8.

Abstract

Numerous physiological functions rely on distinguishing temperature through temperature-sensitive transient receptor potential channels (thermo-TRPs). Although the function of thermo-TRPs has been studied extensively, structural determination of their heat- and cold-activated states has remained a challenge. Here, we present cryo-EM structures of the nanodisc-reconstituted wild-type mouse TRPV3 in three distinct conformations: closed, heat-activated sensitized and open states. The heat-induced transformations of TRPV3 are accompanied by changes in the secondary structure of the S2-S3 linker and the N and C termini and represent a conformational wave that links these parts of the protein to a lipid occupying the vanilloid binding site. State-dependent differences in the behavior of bound lipids suggest their active role in thermo-TRP temperature-dependent gating. Our structural data, supported by physiological recordings and molecular dynamics simulations, provide an insight for understanding the molecular mechanism of temperature sensing.

摘要

许多生理功能依赖于通过温度敏感瞬时受体电位通道(thermo-TRPs)来区分温度。尽管已经广泛研究了 thermo-TRPs 的功能,但它们的热激活和冷激活状态的结构确定仍然是一个挑战。在这里,我们展示了三种不同构象的纳米盘重建野生型小鼠 TRPV3 的冷冻电镜结构:关闭、热激活敏化和开放状态。TRPV3 的热诱导转变伴随着 S2-S3 接头和 N 端和 C 端的二级结构的变化,代表了一种构象波,将蛋白质的这些部分与占据香草素结合位点的脂质连接起来。结合脂质的行为在不同状态下的差异表明它们在 thermo-TRP 温度依赖性门控中起积极作用。我们的结构数据得到生理记录和分子动力学模拟的支持,为理解温度感应的分子机制提供了深入了解。

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