Les scientifiques identifient un nouveau rôle pour le lieur covalent dans les canaux ioniques transmembranaires

Dans le monde au niveau moléculaire des canaux ioniques – des passages à travers des membranes qui transportent des signaux dans l'environnement d'une cellule et lui permettent de répondre – les chercheurs ont débattu du rôle d'un petit morceau du canal appelé linker, explique le biophysicien computationnel Jianhan Chen au Université du Massachusetts Amherst.

L'éditeur de liens communique entre le pore et son appareil de détection de l'environnement, et la connaissance de sa fonction – qu'il soit inerte ou joue un rôle de détection actif – n'était pas claire.

Mais cela pourrait conduire à une nouvelle cible pour les médicaments et les traitements dans des conditions telles que l'hypertension, l'autisme, l'épilepsie, les accidents vasculaires cérébraux et l'asthme, ajoute-t-il.

Maintenant, Chen et ses collègues de l'Université de Washington rapportent eLife que leurs expériences ont révélé « le premier exemple direct de la façon dont les interactions membranaires non spécifiques d'un linker covalent peuvent réguler l'activation d'un canal ionique biologique ».

Plus précisément, Chen et les co-premiers auteurs Mahdieh Yazdani et Zhiguang Jia à UMass Amherst, avec le co-premier auteur Guohui Zhang, Jingyi Shi et Jianmin Cui à l'Université de Washington, ont étudié un pore appelé canal de potassium à grande conductance (BK).

Il est important dans la fonction musculaire et neuronale et est contrôlé par la concentration en calcium via un domaine de détection du calcium. Il est également contrôlé par le potentiel électrique à travers un domaine de détection de tension. Quoi qu'il en soit, il s'ouvre et se ferme comme une porte – « une architecture vraiment courante dans les récepteurs et canaux transmembranaires », dit Chen.

Un seul minuscule « C-linker » relie le capteur de calcium BK et les pores et était jusqu'à présent considéré comme étant en grande partie une connexion inerte. Pour l'étudier, Chen dit: « L'approche traditionnelle, si vous pensez qu'une position spécifique de la protéine est importante, est de la muter et de voir ce qui se passe. »

« Vous remplacez un acide aminé par un autre. Mais avec cette méthode, vous pourriez finir par perturber beaucoup de choses; il est difficile de dire ce que vous avez fait. »

Au lieu de cela, les chercheurs ont brouillé la séquence d'acides aminés du lieur C plusieurs fois.

Si vous faites suffisamment de brouillages, vous créez tellement d'effets différents que vous pouvez les faire la moyenne. Si la fonction n'est pas modifiée et que toutes les répétitions se ressemblent, rien ne ressortira. Cela vous donnera également un arrière-plan propre afin que vous puissiez ensuite tester une force ou un type d'interaction spécifique dans lequel l'éditeur de liens pourrait être impliqué. « 

Jianhan Chen, biophysicien computationnel, Université du Massachusetts Amherst

Ils ont découvert que brouiller l'éditeur de liens affectait considérablement l'activation de BK, soutenant la notion que l'éditeur de liens est plus qu'une connexion inerte, ajoute-t-il.

Étonnamment, l'analyse informatique a prédit que ce sont les interactions lieur-membrane non spécifiques, et non le capteur ou les pores, qui ont conduit à des propriétés de canal différentes.

Pour tester ce nouveau mode de régulation des canaux, Zhang à l'Université de Washington a mené « deux expériences vraiment élégantes », dit Chen.

Il a construit une version plus courte du canal sans le capteur de calcium mais en laissant sa fonction de détection de tension intacte.

« Si notre hypothèse est correcte, dans cette construction, le brouillage de l'éditeur de liens affecterait ce canal tronqué d'une manière similaire à celle du canal complet. »

« Et si le lieur réagit sans le domaine calcique là-bas, le lieur interagit avec autre chose. » il ajoute.

Cela s'est avéré être le cas. De plus, ils ont pris l'un des mutants de brouillage et retiré le segment « d'ancrage membranaire » qui interagissait avec la membrane, dit-il. « Nous montrons que ce seul changement inverse complètement l'effet de brouillage de l'éditeur de liens.

Cette pièce d'ancrage particulière est responsable des différences fonctionnelles que nous avons observées. « 

Outre l'avancement des connaissances, explique Chen, une partie importante de la découverte concerne les nombreux autres lieurs de domaine à domaine dans les protéines membranaires.

« Maintenant, nous devons vraiment considérer que l'éditeur de liens lui-même fait partie de l'appareil de détection, plutôt qu'une simple connexion. C'est une nouvelle façon de penser. Notre étude est un argument très fort que l'éditeur de liens est beaucoup plus important que certaines personnes. pensée. »

Il ajoute: « Nous ne discutons pas d'une application directe à la maladie, mais ce document offre un aperçu important. Nous pensons que cela incitera les autres à faire plus ».

«Cela pourrait offrir une nouvelle façon de concevoir des médicaments, car vous pouvez également penser à cibler également l'éditeur de liens, non seulement le domaine de détection ou le pore lui-même. Cela vous donne une possibilité de plus.

La source:

Université du Massachusetts Amherst

Référence de la revue:

Yazdani, Métal. (2020) Les interactions aromatiques avec la membrane modulent l'activation du canal BK humain. eLife. doi.org/10.7554/eLife.55571.

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