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DWORF 螺旋结构的扭曲控制肌浆网 Ca-ATP 酶的激活。

A kink in DWORF helical structure controls the activation of the sarcoplasmic reticulum Ca-ATPase.

机构信息

Department of Biochemistry, Molecular Biology, and Biophysics, University of Minnesota, 6-155 Jackson Hall, Minneapolis, MN 55455, USA.

Department of Chemistry, University of Minnesota, Minneapolis, MN 55455, USA.

出版信息

Structure. 2022 Mar 3;30(3):360-370.e6. doi: 10.1016/j.str.2021.11.003. Epub 2021 Dec 6.

DOI:10.1016/j.str.2021.11.003
PMID:34875216
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8897251/
Abstract

SERCA is a P-type ATPase embedded in the sarcoplasmic reticulum and plays a central role in muscle relaxation. SERCA's function is regulated by single-pass membrane proteins called regulins. Unlike other regulins, dwarf open reading frame (DWORF) expressed in cardiac muscle has a unique activating effect. Here, we determine the structure and topology of DWORF in lipid bilayers using a combination of oriented sample solid-state NMR spectroscopy and replica-averaged orientationally restrained molecular dynamics. We found that DWORF's structural topology consists of a dynamic N-terminal domain, an amphipathic juxtamembrane helix that crosses the lipid groups at an angle of 64°, and a transmembrane C-terminal helix with an angle of 32°. A kink induced by Pro15, unique to DWORF, separates the two helical domains. A single Pro15Ala mutant significantly decreases the kink and eliminates DWORF's activating effect on SERCA. Overall, our findings directly link DWORF's structural topology to its activating effect on SERCA.

摘要

肌浆网 Ca2+-ATP 酶(SERCA)是一种镶嵌于肌浆网的 P 型 ATP 酶,在肌肉松弛中起着核心作用。SERCA 的功能受称为调节蛋白的单次跨膜蛋白调节。与其他调节蛋白不同,心肌中表达的矮小开放阅读框(DWORF)具有独特的激活作用。在这里,我们使用定向样品固态 NMR 光谱和复制品平均取向约束分子动力学相结合的方法,在脂质双层中确定了 DWORF 的结构和拓扑。我们发现,DWORF 的结构拓扑由一个动态的 N 端结构域、一个跨膜 C 端螺旋和一个跨膜 C 端螺旋组成,该螺旋以 64°的角度穿过脂质基团,具有独特的激活作用。由 Pro15 引起的扭曲,是 DWORF 所特有的,将两个螺旋结构域分开。单个 Pro15Ala 突变显著减小了扭曲程度,并消除了 DWORF 对 SERCA 的激活作用。总的来说,我们的发现直接将 DWORF 的结构拓扑与其对 SERCA 的激活作用联系起来。

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