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神經元鈣傳感蛋白(NCS1)的膜結合性能研究【下】

來源(yuan):上海謂載 瀏覽(lan) 778 次(ci) 發(fa)布時間:2022-07-06

關(guan)于(yu)(yu)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian),除DPPE外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(DO和(he)(he)(he)DD)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)(zhi)(zhi)大(da)于(yu)(yu)在(zai)(zai)(zai)(zai)三(san)個(ge)極性(xing)(xing)頭(tou)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(DP和(he)(he)(he)DS)下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)(zhi)(zhi)。不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)比飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)更(geng)具(ju)流動性(xing)(xing)和(he)(he)(he)動態性(xing)(xing),mNCS1與(yu)這種構象(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)相互作用(yong)更(geng)好。事實上,DP和(he)(he)(he)DS單分子(zi)膜中(zhong)(zhong)不(bu)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)現象(xiang)(xiang)會導致液(ye)體(ti)冷凝物(wu)理(li)狀(zhuang)態,其(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)疏水性(xing)(xing)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian)組織(zhi)良好,極性(xing)(xing)頭(tou)基(ji)(ji)(ji)(ji)密集[53]。此外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)DOPS存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)(zhi)(zhi)可以(yi)通(tong)過mNCS1對(dui)其(qi)(qi)(qi)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)更(geng)好的(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)合相互作用(yong)來解(jie)釋,而(er)不(bu)是PS的(de)(de)(de)(de)潛在(zai)(zai)(zai)(zai)排(pai)斥作用(yong)。同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)樣,在(zai)(zai)(zai)(zai)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)磷脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)小于(yu)(yu)在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)磷脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)。事實上,在(zai)(zai)(zai)(zai)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)在(zai)(zai)(zai)(zai)0.25±0.03和(he)(he)(he)0.43±0.04之間。此外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)DDPC和(he)(he)(he)DDPE存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)分別大(da)于(yu)(yu)在(zai)(zai)(zai)(zai)DOPC和(he)(he)(he)DOPE存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)。mNCS1似乎優先(xian)結(jie)(jie)合長(chang)的(de)(de)(de)(de)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian)。這些數據表明,mNCS1將優先(xian)結(jie)(jie)合由(you)不(bu)飽(bao)(bao)(bao)和(he)(he)(he)磷脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)組成的(de)(de)(de)(de)生理(li)膜結(jie)(jie)構域。然而(er),在(zai)(zai)(zai)(zai)DO脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian)存(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)到(dao)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)其(qi)(qi)(qi)他(ta)關(guan)于(yu)(yu)極性(xing)(xing)頭(tou)基(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)不(bu)遵(zun)循相同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)趨勢。事實上,PS脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)單層的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)更(geng)大(da),PC和(he)(he)(he)PE脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)單層的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)降低。這一觀(guan)(guan)察(cha)(cha)(cha)結(jie)(jie)果可以(yi)用(yong)PO脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)(ji)(ji)(ji)鏈(lian)的(de)(de)(de)(de)獨特構型來解(jie)釋。事實上,它們由(you)一個(ge)順式雙鍵(jian)組成,該(gai)雙鍵(jian)導致剛性(xing)(xing)曲率(lv)[71],導致mNCS1以(yi)比PC和(he)(he)(he)PE更(geng)大(da)的(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)作用(yong)與(yu)PS脂(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)單分子(zi)膜結(jie)(jie)合。


因此,如(ru)第2.3節所(suo)述,在(zai)不同i下(xia)(xia)存在(zai)摻(chan)雜(za)單(dan)層的情(qing)況(kuang)下(xia)(xia),使用(yong)(yong)以下(xia)(xia)適用(yong)(yong)于Pitcher[50]表面壓力測量的拉伸(shen)指(zhi)數(shu)方程對mNCS1進行了吸附動力學(xue)擬合。如(ru)表S2所(suo)示,摻(chan)雜(za)單(dan)分(fen)子(zi)層中mNCS1的吸附速(su)率從0.074s下(xia)(xia)降?1至0.003秒(miao)?1當初始(shi)表面壓力從5.0 mN/m增(zeng)(zeng)加(jia)到29.3 mN/m時。在(zai)這(zhe)(zhe)些條件下(xia)(xia),速(su)率系數(shu)隨著i值(zhi)的增(zeng)(zeng)加(jia)而增(zeng)(zeng)加(jia),正(zheng)如(ru)之前用(yong)(yong)另一種蛋白質(zhi)觀(guan)(guan)(guan)察到的那樣[72]。因此,在(zai)DOPE、DOPS和DPPE單(dan)分(fen)子(zi)膜存在(zai)的情(qing)況(kuang)下(xia)(xia),以近似相(xiang)同的i值(zhi)(約16 mN/m)計(ji)算了mNCS1的速(su)率系數(shu)(表S3)。在(zai)摻(chan)雜(za)單(dan)分(fen)子(zi)膜(0.069 s)存在(zai)下(xia)(xia),速(su)率系數(shu)更高?1)比用(yong)(yong)DOPS單(dan)分(fen)子(zi)膜觀(guan)(guan)(guan)察到的結果(guo)(guo)(0.030s?1)這(zhe)(zhe)高于用(yong)(yong)DPPE單(dan)分(fen)子(zi)膜觀(guan)(guan)(guan)察到的結果(guo)(guo)(0.002秒(miao)?1).這(zhe)(zhe)一觀(guan)(guan)(guan)察結果(guo)(guo)意味著,除了MIP和synergy的高值(zhi)外,DOPE對蛋白質(zhi)的吸附比DOPS或DPPE更快。


先前的(de)(de)數(shu)據(ju)表(biao)明(ming),約5%的(de)(de)突觸體NCS1定位于Triton X-100提取后獲得的(de)(de)耐去污劑(ji)膜(DRM)[43]。然而,其(qi)余95%的(de)(de)定位尚未確定。mNCS1可能主要定位于由(you)不飽(bao)和(he)磷脂(zhi)組(zu)成的(de)(de)膜結構域(yu),尤其(qi)是那些含有PE極性頭基的(de)(de)膜結構域(yu)。


3.1.2.缺鈣對mNCS1膜結合的影響


mNCS1與(yu)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)導致構(gou)(gou)象(xiang)(xiang)變(bian)(bian)化、C末端片段的(de)(de)(de)(de)(de)擠出(chu)和大的(de)(de)(de)(de)(de)疏水裂縫的(de)(de)(de)(de)(de)暴露(lu)[23,24]。這些變(bian)(bian)化可(ke)能與(yu)mNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)膜結(jie)合(he)有(you)關。以(yi)前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)據表明,在(zai)(zai)有(you)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)和無鈣(gai)(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia)(xia)(xia),NCS1與(yu)膜的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)合(he)不同[73]。事實上,鈣(gai)(gai)(gai)(gai)濃度的(de)(de)(de)(de)(de)升(sheng)高穩(wen)定了膜上mNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)補充(chong)部分。NCS1對(dui)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)具有(you)納摩爾(er)親和力(90 nM)[44],因(yin)(yin)此在(zai)(zai)存(cun)在(zai)(zai)1 mM鈣(gai)(gai)(gai)(gai)時處于鈣(gai)(gai)(gai)(gai)結(jie)合(he)構(gou)(gou)象(xiang)(xiang)。在(zai)(zai)乙二醇四乙酸(EGTA)存(cun)在(zai)(zai)下(xia)(xia)(xia)(xia)也進行了膜結(jie)合(he)測量,EGTA是(shi)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)離子的(de)(de)(de)(de)(de)螯合(he)劑。在(zai)(zai)EGTA存(cun)在(zai)(zai)下(xia)(xia)(xia)(xia),mNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)EF-hand基(ji)序(xu)不能結(jie)合(he)可(ke)能存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)(gai)(gai),蛋(dan)白質的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)(gou)象(xiang)(xiang)改變(bian)(bian)為無鈣(gai)(gai)(gai)(gai)形(xing)式。因(yin)(yin)此,在(zai)(zai)四種(zhong)不同磷脂(DPPS、DPPE、DOPS和DOPE)存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia)(xia)(xia),評估了鈣(gai)(gai)(gai)(gai)和磷脂組成對(dui)mNCS1膜結(jie)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。以(yi)下(xia)(xia)(xia)(xia)數(shu)據說明了在(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)存(cun)在(zai)(zai)下(xia)(xia)(xia)(xia)mNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)(gou)象(xiang)(xiang)變(bian)(bian)化以(yi)及(ji)這種(zhong)變(bian)(bian)化對(dui)其膜結(jie)合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。

圖5.在無鈣(白色)和(he)(he)有鈣(灰色)的情況下(xia),mNCS1與DPPS、DPPE、DOPS和(he)(he)DOPE的MIP(A)和(he)(he)協同(tong)作(zuo)用(B)值(zhi)。MIP和(he)(he)synergy值(zhi)的不確定性如第(di)2.3節所述計算(suan)。


在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)沒有(you)(you)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia),mNCS1采用無(wu)鈣(gai)(gai)(gai)構(gou)象(xiang),其結合(he)膜(mo)(mo)的(de)(de)方式(shi)與(yu)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)不(bu)同(tong)。圖5比較了(le)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)和(he)不(bu)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)獲得的(de)(de)mNCS1的(de)(de)MIP和(he)synergy值(數(shu)(shu)值見表(biao)S4)。當(dang)mNCS1不(bu)與(yu)鈣(gai)(gai)(gai)結合(he)時,MIP值大于存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)。事(shi)實上,在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)沒有(you)(you)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia),所有(you)(you)MIP值都(dou)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)30 mN/m以(yi)上,這(zhe)表(biao)明(ming)當(dang)蛋白(bai)質(zhi)(zhi)與(yu)鈣(gai)(gai)(gai)結合(he)時,該(gai)蛋白(bai)質(zhi)(zhi)能夠與(yu)任何膜(mo)(mo)蛋白(bai)結合(he)。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)沒有(you)(you)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia),協同(tong)值也相(xiang)當(dang)高(gao),表(biao)明(ming)mNCS1和(he)膜(mo)(mo)之間有(you)(you)很強的(de)(de)協同(tong)作用,無(wu)論其成(cheng)分如何。DPPE、DOPS和(he)DOPE單(dan)分子膜(mo)(mo)缺鈣(gai)(gai)(gai)對結合(he)參數(shu)(shu)的(de)(de)影響很小,分別(bie)使MIP增加(jia)5.57、2.28和(he)4.16 mN/m,協同(tong)效應分別(bie)增加(jia)0.16、0.00和(he)0.07。無(wu)鈣(gai)(gai)(gai)構(gou)象(xiang)似乎限制(zhi)了(le)mNCS1與(yu)PE脂(zhi)質(zhi)(zhi)單(dan)層(ceng)的(de)(de)膜(mo)(mo)結合(he)。然(ran)而(er),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)DPPS單(dan)層(ceng)的(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)下(xia),MIP值增加(jia)了(le)一倍多(duo),從(cong)(cong)19.3 mN/m增加(jia)到(dao)42.8 mN/m。此外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)沒有(you)(you)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)觀察到(dao)巨(ju)大的(de)(de)協同(tong)值增加(jia)。實際上,協同(tong)價值從(cong)(cong)?0.12至0.47,表(biao)明(ming)mNCS1的(de)(de)無(wu)鈣(gai)(gai)(gai)構(gou)象(xiang)應隱(yin)藏其負(fu)電(dian)荷,并(bing)消除該(gai)單(dan)層(ceng)與(yu)蛋白(bai)質(zhi)(zhi)之間的(de)(de)排斥作用(圖4)。mNCS1的(de)(de)負(fu)電(dian)荷殘基應埋在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)無(wu)鈣(gai)(gai)(gai)構(gou)象(xiang)中(zhong),并(bing)暴露(lu)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)結合(he)構(gou)象(xiang)中(zhong),從(cong)(cong)而(er)導致蛋白(bai)質(zhi)(zhi)排斥。在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)DOPS存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia),協同(tong)值從(cong)(cong)0.38降低到(dao)無(wu)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia)的(de)(de)0.23。DO脂(zhi)肪酰基鏈的(de)(de)獨特構(gou)型可以(yi)解釋這(zhe)一數(shu)(shu)據。然(ran)而(er),在(zai)(zai)(zai)(zai)(zai)沒有(you)(you)鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)情(qing)況(kuang)(kuang)下(xia),MIP和(he)協同(tong)值相(xiang)當(dang)高(gao),并(bing)且應允許mNCS1與(yu)由(you)DOP組(zu)成(cheng)的(de)(de)脂(zhi)質(zhi)(zhi)結構(gou)域的(de)(de)膜(mo)(mo)結合(he)。


先前的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數據表明(ming),鈣(gai)(gai)(gai)對兩種(zhong)形(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白質(zhi)(zhi)(zhi)都有外(wai)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)作(zuo)用(yong)[74]。事(shi)實(shi)上,在(zai)沒(mei)有鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia),mNCS1和(he)nmNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)顯著降低,但在(zai)有鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia),平衡(heng)轉(zhuan)變是(shi)完全可(ke)(ke)逆的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。然(ran)而,這(zhe)(zhe)些研究是(shi)在(zai)沒(mei)有脂(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia)進行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)缺(que)乏(fa)鈣(gai)(gai)(gai)和(he)磷脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia),NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構可(ke)(ke)能(neng)會(hui)(hui)不(bu)穩(wen)定(ding)(ding),但在(zai)磷脂(zhi)單(dan)分子膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)下(xia)(xia),這(zhe)(zhe)種(zhong)趨勢可(ke)(ke)能(neng)會(hui)(hui)逆轉(zhuan)。事(shi)實(shi)上,兩種(zhong)形(xing)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)NCS1在(zai)沒(mei)有鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)MIP值都更(geng)大(da),這(zhe)(zhe)表明(ming)在(zai)沒(mei)有鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia),蛋(dan)白質(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)膜(mo)強烈(lie)相互(hu)作(zuo)用(yong)。這(zhe)(zhe)一觀察(cha)結果支持了這(zhe)(zhe)樣一個事(shi)實(shi),即在(zai)沒(mei)有鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia),蛋(dan)白質(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)膜(mo)緊密結合,而在(zai)有鈣(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)(kuang)下(xia)(xia),構象變化減少了這(zhe)(zhe)種(zhong)相互(hu)作(zuo)用(yong),這(zhe)(zhe)肯定(ding)(ding)有利于那(nei)些具有不(bu)同底物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蛋(dan)白質(zhi)(zhi)(zhi)。


在沒(mei)有鈣的情況下進(jin)行的測(ce)量(liang)可以表征(zheng)鈣和mNCS1構象的存在對(dui)其(qi)膜(mo)結合(he)的影響。然而(er),為了確定最(zui)終的肉(rou)豆蔻(kou)酰鈣開關,對(dui)非肉(rou)豆蔻(kou)酰化蛋白nmNCS1進(jin)行了相同的測(ce)量(liang)。


3.2.是否存在鈣-肉豆蔻酰開關?


3.2.1.肉豆蔻酰基在NCS1膜結合中的作用


NCS家族蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)的(de)(de)N-末端甘氨酸是(shi)酰(xian)化(hua)(hua)的(de)(de)[8-10]。這種(zhong)(zhong)酰(xian)化(hua)(hua)可能在(zai)(zai)這些蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)的(de)(de)生理功能中發揮(hui)重(zhong)要作用(yong)。mNCS1的(de)(de)酰(xian)化(hua)(hua)是(shi)肉(rou)豆蔻(kou)(kou)酰(xian)化(hua)(hua),是(shi)一(yi)個沒有(you)(you)雙鍵的(de)(de)14碳鏈。一(yi)些NCS蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)具有(you)(you)鈣-肉(rou)豆蔻(kou)(kou)基(ji)開關,這是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)動態機制,允許(xu)在(zai)(zai)鈣存(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)情況下擠出(chu)肉(rou)豆蔻(kou)(kou)基(ji)。然而,如引言所述,NCS1的(de)(de)這種(zhong)(zhong)機制存(cun)(cun)在(zai)(zai)爭議。因此,使用(yong)不含肉(rou)豆蔻(kou)(kou)酰(xian)基(ji)的(de)(de)蛋(dan)白(bai)(bai)質(zhi)nmNCS1進行了結(jie)合膜(mo)測量,以(yi)表征不存(cun)(cun)在(zai)(zai)這種(zhong)(zhong)酰(xian)化(hua)(hua)對其(qi)膜(mo)結(jie)合的(de)(de)影響。


圖6比(bi)較了(le)在(zai)(zai)有鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)和無鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)mNCS1和nmNCS1的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)(數值(zhi)見表S5)。在(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)或(huo)不(bu)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),用nmNCS1觀(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)與(yu)觀(guan)察到(dao)的(de)(de)(de)(de)四種磷(lin)脂的(de)(de)(de)(de)mNCS1的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)沒有顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)。因此(ci),肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)基(ji)的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)似(si)乎(hu)在(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)下(xia)蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)膜(mo)結(jie)合中不(bu)起(qi)關鍵作用。這些觀(guan)察結(jie)果表明,NCS1中不(bu)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)開(kai)關。事實上(shang),另兩種非肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)化和肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)化形(xing)式的(de)(de)(de)(de)NCS蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)VILIP-1和VILIP-3的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)巨(ju)大差(cha)異(yi)突顯(xian)了(le)這種機(ji)制的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)[35]。在(zai)(zai)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)與(yu)DOPC/DOPS單層(3:1)的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)下(xia)觀(guan)察到(dao)了(le)這些差(cha)異(yi)。在(zai)(zai)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)磷(lin)脂單分(fen)子膜(mo)中觀(guan)察到(dao)recoverin(另一種NCS蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi))的(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)差(cha)異(yi),無論是(shi)否具有肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)化作用,這些磷(lin)脂單分(fen)子膜(mo)突出了(le)這種蛋(dan)(dan)白(bai)(bai)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)開(kai)關(C.Salese,未發表的(de)(de)(de)(de)結(jie)果)。此(ci)外,肉豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)(xian)化的(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)增加(jia)了(le)NCS1的(de)(de)(de)(de)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)協同度[24]。事實上(shang),mNCS1與(yu)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)結(jie)合比(bi)nmNCS1更(geng)強,3個(ge)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)離子與(yu)mNCS1結(jie)合,而nmNCS1只(zhi)有2個(ge)。然而,這種區(qu)別不(bu)會導(dao)致鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)存(cun)(cun)(cun)(cun)在(zai)(zai)時nmNCS1的(de)(de)(de)(de)不(bu)同膜(mo)結(jie)合。

圖6.nmNCS1(白色(se))和(he)mNCS1(灰色(se))的(de)MIP值(zhi),在(zai)不存在(zai)鈣(gai)(A)和(he)存在(zai)鈣(gai)(B)的(de)情況下,具有DPPS、DPPE、DOPS和(he)DOPE。MIP值(zhi)的(de)不確定性如第2.3節所述計(ji)算(suan)。


還(huan)觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到肉豆(dou)蔻(kou)(kou)酰(xian)化(hua)和非肉豆(dou)蔻(kou)(kou)酰(xian)化(hua)VILIP-3之間的(de)(de)吸(xi)附動力(li)學(xue)(xue)差(cha)異(yi)。然而(er),鈣存在(zai)下nmNCS1的(de)(de)吸(xi)附動力(li)學(xue)(xue)與mNCS1的(de)(de)吸(xi)附動力(li)學(xue)(xue)相似(si)。事實(shi)上,在(zai)DOPE、DOPS和DPPE存在(zai)的(de)(de)情況下,計算(suan)了nmNCS1的(de)(de)速率(lv)系(xi)數(表(biao)(biao)S3)。如mNCS1所觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到的(de)(de),在(zai)摻(chan)雜單(dan)分(fen)子(zi)膜(mo)(mo)(0.069 s)存在(zai)時,速率(lv)系(xi)數更高(gao)?1)比用DOPS單(dan)分(fen)子(zi)膜(mo)(mo)觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到的(de)(de)結果(0.061s?1)這(zhe)高(gao)于(yu)用DPPE單(dan)分(fen)子(zi)膜(mo)(mo)觀(guan)察(cha)(cha)(cha)到的(de)(de)結果(0.003秒?1)對(dui)(dui)于(yu)nmNCS1。這(zhe)一觀(guan)察(cha)(cha)(cha)結果表(biao)(biao)明,無(wu)論肉豆(dou)蔻(kou)(kou)酰(xian)化(hua)與否(fou),DOPE對(dui)(dui)蛋(dan)白(bai)(bai)質的(de)(de)吸(xi)附都(dou)比DOPS或(huo)DPPE更快(kuai)。肉豆(dou)蔻(kou)(kou)酰(xian)化(hua)基團的(de)(de)缺失不會顯著影響蛋(dan)白(bai)(bai)質對(dui)(dui)不同磷脂單(dan)分(fen)子(zi)膜(mo)(mo)的(de)(de)吸(xi)附速率(lv)。在(zai)鈣存在(zai)的(de)(de)情況下,mNCS1和nmNCS1的(de)(de)相似(si)MIP值和速率(lv)系(xi)數表(biao)(biao)明,NCS1沒(mei)有鈣-肉豆(dou)蔻(kou)(kou)酰(xian)開關,正如幾位作者所提出的(de)(de)[29,37,38,41]。


當NCS蛋白質(zhi)具(ju)有(you)(you)鈣(gai)(gai)-肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)開(kai)關(guan)(guan)時,肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)基(ji)(ji)團(tuan)在膜結(jie)合(he)中起關(guan)(guan)鍵作(zuo)用[30-35,75-77]。然而,NCS1的(de)(de)肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)基(ji)(ji)可(ke)能具(ju)有(you)(you)除膜結(jie)合(he)之外的(de)(de)另一(yi)(yi)種作(zuo)用。事實(shi)上,以前(qian)的(de)(de)研(yan)究表明(ming),肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)基(ji)(ji)團(tuan)可(ke)能在蛋白質(zhi)的(de)(de)展開(kai)/復性中發(fa)揮結(jie)構(gou)作(zuo)用[74]。這一(yi)(yi)功能在很大程度上取決(jue)于(yu)鈣(gai)(gai),這可(ke)以解釋在有(you)(you)無鈣(gai)(gai)的(de)(de)情況下觀(guan)察到(dao)的(de)(de)差異。mNCS1和(he)nmNCS1的(de)(de)相似MIP值表明(ming),肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)基(ji)(ji)不(bu)(bu)參與鈣(gai)(gai)-肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)基(ji)(ji)開(kai)關(guan)(guan)或(huo)膜結(jie)合(he),而是參與蛋白質(zhi)的(de)(de)結(jie)構(gou)作(zuo)用。因(yin)此,需要研(yan)究一(yi)(yi)種類似于(yu)N-末(mo)端片(pian)段的(de)(de)肽,以試圖解釋該(gai)片(pian)段的(de)(de)作(zuo)用,該(gai)片(pian)段似乎不(bu)(bu)涉及鈣(gai)(gai)-肉豆(dou)蔻(kou)(kou)(kou)酰(xian)開(kai)關(guan)(guan)。


3.2.2.N-末端片段在鈣存在下NCS1膜結合中的作用


NCS1的N-末端片段(duan)參與蛋白質與磷脂酰肌醇4-激(ji)酶(mei)相互(hu)作(zuo)用的功能[46]。然而(er),關于(yu)(yu)最終參與膜(mo)結合的信息(xi)尚未描述。因此(ci),使用類似于(yu)(yu)NCS1 N末端片段(duan)的肽(tai)進行了膜(mo)結合測量(liang)。該肽(tai)由以下33個(ge)殘基組成:gksnsklkpevveeltrktyftekevqwykgf。由于(yu)(yu)脯氨酸的存在,該肽(tai)是肉豆蔻酰化的,由兩個(ge)螺旋和一(yi)個(ge)環組成(圖S1)。首先,已確定(ding)肽(tai)的飽和濃度為(wei)9g/mL。然后,在鈣存在的情(qing)況下,對之前研究的12種不同磷脂與整個(ge)蛋白質進行結合膜(mo)測量(liang)。

圖7.在(zai)鈣存在(zai)下,使用(yong)DPP、DSP、DOPS、DDPS、DPPC、DSPC、DOPC、DOPC、DDPC、DPPE、DSPE、DOPE、DOPE和DDPE的(de)單(dan)層的(de)N-末端(duan)肽的(de)MIP(A)和協(xie)同作用(yong)(B)值。MIP和synergy值的(de)不確定性如第(di)2.3節所述計算。


圖7比較(jiao)了(le)有(you)(you)無鈣時mNCS1和(he)nmNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(數值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)見表S6)。在(zai)(zai)(zai)(zai)PC或PE脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)分(fen)子(zi)(zi)膜(mo)(mo)(mo)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)所有(you)(you)MIP值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)均高于(yu)(yu)30 mN/m,表明(ming)肽(tai)可(ke)以優先結(jie)(jie)(jie)合由兩性(xing)極性(xing)頭基(ji)組(zu)(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磷(lin)脂(zhi)(zhi)(zhi)。所有(you)(you)這(zhe)(zhe)些MIP值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)相(xiang)(xiang)似(31.6和(he)37.7 mN/m之間,DOPE除(chu)(chu)外(wai)),并且沒(mei)有(you)(you)顯(xian)示出對(dui)特定脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)明(ming)確偏好。在(zai)(zai)(zai)(zai)PS脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)分(fen)子(zi)(zi)膜(mo)(mo)(mo)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)MIP值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)低(di)于(yu)(yu)30 mN/m,但(dan)DOP除(chu)(chu)外(wai),這(zhe)(zhe)可(ke)以由DO脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)獨(du)特構象來解(jie)釋。此(ci)外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)DP、DS和(he)DD脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,PE脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)分(fen)子(zi)(zi)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)高于(yu)(yu)PC和(he)PS脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)分(fen)子(zi)(zi)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)DS脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)鏈的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,用PE脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)層(ceng)觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)低(di)于(yu)(yu)用PC觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),但(dan)優于(yu)(yu)用PS觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。這(zhe)(zhe)些趨勢表明(ming),N端肽(tai)參(can)(can)與(yu)(yu)(yu)了(le)整(zheng)個蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)(yu)(yu)由PE脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)層(ceng)組(zu)(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)磷(lin)脂(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優先結(jie)(jie)(jie)合。此(ci)外(wai),關于(yu)(yu)脂(zhi)(zhi)(zhi)肪(fang)酰基(ji)鏈,沒(mei)有(you)(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。事實上,在(zai)(zai)(zai)(zai)不飽(bao)和(he)磷(lin)脂(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)(yu)(yu)聚苯乙(yi)烯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)下觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)更高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),而在(zai)(zai)(zai)(zai)聚碳酸酯中觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)相(xiang)(xiang)反的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。除(chu)(chu)DOPE外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)PE中觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)所有(you)(you)協(xie)同(tong)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)都很高。因此(ci),這(zhe)(zhe)些數據表明(ming),除(chu)(chu)了(le)其N末端片段外(wai),蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)其他(ta)結(jie)(jie)(jie)構域(yu)也參(can)(can)與(yu)(yu)(yu)了(le)膜(mo)(mo)(mo)結(jie)(jie)(jie)合。此(ci)外(wai),在(zai)(zai)(zai)(zai)DOPE、DOPS和(he)DPPE存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,計算(suan)了(le)N端肽(tai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)速(su)率系數(表S3)。速(su)率系數比完整(zheng)蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)慢(man)并且相(xiang)(xiang)對(dui)恒定(0.001 s?1,0.002秒?1和(he)0.003秒?1分(fen)別(bie)為DOPE、DOPS和(he)DPPE單(dan)(dan)(dan)層(ceng))。這(zhe)(zhe)一結(jie)(jie)(jie)果表明(ming),NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)其他(ta)結(jie)(jie)(jie)構域(yu)參(can)(can)與(yu)(yu)(yu)了(le)蛋(dan)(dan)白(bai)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)與(yu)(yu)(yu)脂(zhi)(zhi)(zhi)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)單(dan)(dan)(dan)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)互作用速(su)度。


盡管用(yong)(yong)N-末(mo)端肽觀(guan)察(cha)(cha)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢不太明顯,但這(zhe)些數(shu)據與(yu)(yu)用(yong)(yong)mNCS1觀(guan)察(cha)(cha)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果一致。因此,N末(mo)端片(pian)(pian)段可(ke)(ke)(ke)以像蛋白(bai)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)其他片(pian)(pian)段一樣(yang)與(yu)(yu)膜(mo)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。為(wei)(wei)了(le)更好(hao)地了(le)解其參(can)與(yu)(yu)mNCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)膜(mo)結(jie)(jie)合,使(shi)用(yong)(yong)在(zai)線工(gong)具Heliquest分析了(le)N-末(mo)端序(xu)列(lie)(lie)[78]。該(gai)工(gong)具可(ke)(ke)(ke)以預(yu)測(ce)兩親性(xing)(xing)肽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)級結(jie)(jie)構[79]。其算法檢測(ce)至少五個相(xiang)(xiang)鄰殘(can)基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不間(jian)斷疏(shu)水(shui)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)。如(ru)果存在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)面(mian),則(ze)驗(yan)證面(mian)殘(can)留(liu)物是否為(wei)(wei)極(ji)(ji)性(xing)(xing)。螺(luo)旋(xuan)輪中(zhong)(zhong)N-末(mo)端肽的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氨基(ji)(ji)酸序(xu)列(lie)(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)投影(ying)如(ru)圖8A所示(shi)。大(da)多數(shu)帶電殘(can)基(ji)(ji)(紅(hong)色為(wei)(wei)正,藍色為(wei)(wei)負)位(wei)于親水(shui)面(mian)上(shang),并可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)與(yu)(yu)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)(ji)性(xing)(xing)頭基(ji)(ji)團(tuan)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。此外,大(da)多數(shu)疏(shu)水(shui)殘(can)基(ji)(ji)(黃色)位(wei)于螺(luo)旋(xuan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)另一面(mian),并可(ke)(ke)(ke)能(neng)(neng)與(yu)(yu)脂(zhi)肪酰基(ji)(ji)鏈(lian)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。這(zhe)個組(zu)織可(ke)(ke)(ke)以解釋在(zai)12個研究中(zhong)(zhong)觀(guan)察(cha)(cha)到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)9個磷脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)MIP非常高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)值。NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N-末(mo)端片(pian)(pian)段似乎參(can)與(yu)(yu)了(le)NCS1膜(mo)結(jie)(jie)合。其疏(shu)水(shui)殘(can)基(ji)(ji)與(yu)(yu)脂(zhi)肪酰基(ji)(ji)鏈(lian)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),而其親水(shui)殘(can)基(ji)(ji)與(yu)(yu)極(ji)(ji)性(xing)(xing)頭基(ji)(ji)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong),如(ru)圖8B所示(shi)。這(zhe)種參(can)與(yu)(yu)應該(gai)解釋NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)N末(mo)端片(pian)(pian)段在(zai)膜(mo)結(jie)(jie)合中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要性(xing)(xing),從而解釋肉豆(dou)蔻基(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)微弱影(ying)響(xiang)。

圖8.(A)使(shi)用(yong)在(zai)線工具Heliquest[78]建(jian)立(li)的(de)N-末端肽的(de)螺旋(xuan)輪表示法。顏色(se)(se)(se)代(dai)(dai)碼如下:疏水殘(can)基(ji)為(wei)黃色(se)(se)(se),絲氨(an)酸和蘇(su)氨(an)酸為(wei)紫色(se)(se)(se),堿性殘(can)基(ji)為(wei)藍色(se)(se)(se),酸性殘(can)基(ji)為(wei)紅(hong)色(se)(se)(se),天冬酰胺(an)和谷氨(an)酰胺(an)為(wei)粉紅(hong)色(se)(se)(se),脯氨(an)酸為(wei)綠(lv)色(se)(se)(se),其(qi)他殘(can)基(ji)為(wei)灰色(se)(se)(se)。(B)在(zai)存在(zai)脂質單層的(de)情況下N-末端肽的(de)方向(xiang)的(de)圖示。使(shi)用(yong)與(yu)(A)相(xiang)同的(de)顏色(se)(se)(se)代(dai)(dai)碼(為(wei)了解釋本圖例中對顏色(se)(se)(se)的(de)引用(yong),讀者請參(can)閱本文(wen)的(de)web版(ban)本)。


4、結論


在(zai)(zai)mNCS1存(cun)(cun)在(zai)(zai)下進(jin)行的(de)(de)(de)(de)(de)膜結(jie)(jie)合測(ce)量表明(ming),由PE極性(xing)頭基(ji)和不飽和脂肪(fang)(fang)酰(xian)基(ji)鏈組(zu)(zu)成的(de)(de)(de)(de)(de)磷脂具有更好的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)合相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)(yong)。這些(xie)(xie)數據說(shuo)明(ming)了NCS1參與(yu)神經(jing)退行性(xing)疾病(bing)的(de)(de)(de)(de)(de)原因(yin)。事(shi)實上,大(da)多(duo)數神經(jing)干細胞(bao)蛋白參與(yu)了由鈣(gai)(gai)調(diao)節失(shi)調(diao)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)神經(jing)退行性(xing)疾病(bing)[8,80-83]。NCS1在(zai)(zai)精(jing)神分(fen)裂(lie)癥(zheng)[84]、雙相(xiang)情(qing)感障礙[85]、帕(pa)(pa)金森病(bing)[86]和阿(a)爾茨海默病(bing)[87]患者的(de)(de)(de)(de)(de)前額葉皮層(ceng)上調(diao)。在(zai)(zai)精(jing)神分(fen)裂(lie)癥(zheng)[88,89]、阿(a)爾茨海默病(bing)[90]和帕(pa)(pa)金森病(bing)[91,92]患者的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)腦中(zhong)觀察到多(duo)不飽和脂肪(fang)(fang)酸濃度(du)下降。此(ci)外,發現較少的(de)(de)(de)(de)(de)PE脂質單(dan)層(ceng)有利于PS脂質單(dan)層(ceng)。然而(er),PS極性(xing)頭基(ji)團帶負電,應會(hui)對NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)膜結(jie)(jie)合及其功能(neng)產生巨(ju)大(da)影響。此(ci)外,由于鈣(gai)(gai)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)而(er)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)(gou)象變(bian)化顯著(zhu)影響NCS1膜結(jie)(jie)合。事(shi)實上,在(zai)(zai)鈣(gai)(gai)存(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)情(qing)況下,NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)膜結(jie)(jie)合較弱(ruo),這表明(ming)蛋白質發生了重組(zu)(zu),以更好地與(yu)其底物相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)(yong)。肉(rou)(rou)豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)酰(xian)基(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)對NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)膜結(jie)(jie)合影響很小(xiao),表明(ming)該蛋白質中(zhong)缺乏鈣(gai)(gai)-肉(rou)(rou)豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)酰(xian)基(ji)開關機制(zhi)。肉(rou)(rou)豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)酰(xian)化可能(neng)在(zai)(zai)NCS1的(de)(de)(de)(de)(de)折(zhe)(zhe)疊/去折(zhe)(zhe)疊中(zhong)起到所需(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)(gou)作(zuo)用(yong)(yong)。最后,N末端肽由兩(liang)(liang)個參與(yu)NCS1膜結(jie)(jie)合的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)(liang)親螺旋組(zu)(zu)成。這些(xie)(xie)結(jie)(jie)果證(zheng)實了文(wen)獻中(zhong)觀察到的(de)(de)(de)(de)(de)一些(xie)(xie)數據,但尚未解釋。事(shi)實上,他們認為(wei)NCS1沒(mei)有鈣(gai)(gai)-肉(rou)(rou)豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)酰(xian)開關,正如幾位作(zuo)者先前提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)[29,37,38]。NCS1首先出(chu)現在(zai)(zai)進(jin)化過(guo)程中(zhong)[40],鈣(gai)(gai)-肉(rou)(rou)豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)酰(xian)開關可能(neng)只出(chu)現在(zai)(zai)NCS家族(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)新成員中(zhong)。事(shi)實上,之前已經(jing)確定N-末端片段(duan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)殘基(ji)阻止了肉(rou)(rou)豆(dou)(dou)(dou)蔻(kou)基(ji)擠出(chu)[29]。假設(she)(she)在(zai)(zai)進(jin)化過(guo)程中(zhong)發生了突變(bian),以允許某(mou)些(xie)(xie)NCS蛋白質中(zhong)存(cun)(cun)在(zai)(zai)這種機制(zhi)[29,93]。為(wei)了驗證(zheng)這一假設(she)(she),目前正在(zai)(zai)對NCS1突變(bian)體進(jin)行膜結(jie)(jie)合測(ce)量。


致謝


作者(zhe)感(gan)謝Habib Horchani博士和(he)(he)Dre Alicia Montoni博士參與(yu)科(ke)學討論和(he)(he)校對(dui)。SL是加(jia)拿大(da)自然科(ke)學與(yu)工程研究(jiu)委員會(NSERC)本科(ke)生研究(jiu)獎(jiang)的獲(huo)得(de)者(zhe)。作者(zhe)感(gan)謝NSERC和(he)(he)魁北克杜楚德基金會的資助。


附錄(lu)A.補充數據

與本文相關的(de)補充數據可在以(yi)下(xia)網站的(de)在線版本中找到://dx.doi.org/10.1016/j.colsurfb.2015.11.65