紧密的疏水芯和灵活的螺旋产生MscL,具有高压门和膜区域机械应变缓冲器
Arjun Sharma1, Andriy Anishkin2, Sergei Sukharev2
1Department of Physics, University of Vermont, Burlington, VT, United States.
Frontiers in chemistry
|June 9, 2023
概括
来自Mycobacterium tuberculosis的机械敏感通道MscL在张力下膨胀,但仍然密封. 功能获取突变物通过降低门解解的障碍来更快地打开,从而揭示了门机制.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 结构生物学 结构生物学
- 分子生物学分子生物学
背景情况:
- 大导电性的机械敏感通道 (MscL) 作为细胞透压调节器.
- 结核菌Mycobacterium MscL (TbMscL) 是第一个结构性特征的MscL,对于低度冲击下的细菌生存至关重要.
- 在高膜张力下,TbMscL的精确封闭机制仍然不完全理解.
研究的目的:
- 调查野生型 (WT) TbMscL及其功能增益 (GOF) 突变体扩张和开放的原子化机制.
- 阐明水门和溶解在 MscL 通道封闭中的作用.
- 为了比较WT TbMscL与五种不同的GOF突变的门关动态.
主要方法:
- 在应用膜张力下对WT TbMscL和五种GOF突变体进行原子分子动力学 (MD) 模拟.
- 模拟延长到20微秒以捕捉缓慢的门事件.
- 分析结构变化,疏水密封的完整性,以及门溶解动态.
主要成果:
- WT TbMscL经历了显著的扩张,变成了一个类似漏斗的结构,但保持了它的疏水密封,防止在20微秒内打开.
- 在疏水性门过渡过程中,GOF突变物具有越来越多的水友性替代物,转变为漏斗形状,随后在1-8微秒内打开.
- 解脱脱湿门收缩被确定为TbMscL门关的速度限制步骤,前面是无声扩张.
结论:
- 功能获取突变通过预先溶解疏水性门,降低开放的能量屏障来促进MscL门.
- 门的开放程度与替换的水友性相关,V21D有效地消除了障碍.
- 沉默膨胀期间的不对称形状变化可能会缓冲外部膜小册子中的张力,将压力集中在内部小册子门上.
