Conformational plasticity of the lipid transfer protein SCP2

doi:10.1021/bi6025616

.2007年7月10日；46(27):7980-91.

doi:10.1021/bi6025616。 Epub 2007年6月13日。

脂质转运蛋白SCP2的构象可塑性

费边·菲利普¹, 重洗派在迈可沙特勒

附属机构

PMID： 17566986
预防性维修识别码： PMC5016145型
DOI（操作界面）： 10.1021/bi6025616

脂质转移蛋白SCP2的构象可塑性

费边·菲利普等。生物化学. 2007.

.2007年7月10日；46(27):7980-91.

doi:10.1021/bi6025616。 Epub 2007年6月13日。

作者

费边·菲利普¹, 重洗派在迈可沙特勒

附属

¹欧洲分子生物学实验室，Meyerhofstrasse 1，D-69117，德国海德堡。

PMID： 17566986
预防性维修识别码： PMC5016145型
DOI（操作界面）： 10.1021/bi6025616

摘要

非特异性脂质转运蛋白固醇载体蛋白2（SCP2）参与细胞器脂肪酸代谢。SCP2结构中的疏水腔容纳多种非极性配体，如胆固醇衍生物或脂肪酰辅酶A（CoA）共轭物。使用NMR化学位移扰动、顺磁弛豫增强、酰胺氢交换和15N弛豫测量来探索这种非特异性脂质结合袋的性质。确定了不同生理配体共用的一个结合腔。核磁共振弛豫测量结果表明，脂质结合区内三个C末端α链中的残基在快（皮秒到纳秒）和慢（微秒到毫秒）时间尺度上表现出迁移性。配体结合与肽骨架迁移率的大量损失有关。SCP2中观察到的构象动力学可能对疏水配体进入封闭的结合囊发挥作用。SCP2的C末端过氧化物酶体靶向信号被Pex5p受体蛋白特异识别，该受体蛋白将货物蛋白导向过氧化物酶体细胞器。C端靶向信号和N端前体序列均不干扰SCP2的脂质结合。参与脂质结合的α-受体也介导与Pex5p受体的二级相互作用界面。在脂质或Pex5p结合时，这些螺旋中肽骨架的构象动力学沉默可能会将货物蛋白的负载状态传递给靶向受体。

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数字

图1
游离SCP2同源物的结构以及与亲脂分子结合时的结构。二级结构元素被注释，C端过氧化物酶体靶向信号1（PTS1）和N端前体序列（pre）分别为洋红色和青色。（A–C）顶板：（A）游离哺乳动物SCP2（oc，*美洲大羚羊*; PDB代码1C44）（13）；（B） Triton®声波风廓线仪X-100结合的人类SCP2-like结构域（hs，智人; PDB代码1IKT）（10）；（C）昆虫aaSCP2与细菌棕榈酸酯（aa，*埃及伊蚊*; PDB代码1PZ4）（11）。（A–C）下面板：（A）未标记SCP2（切开）的表面表示显示出一个中央疏水腔；（B） Triton®声波风廓线仪X-100配体部分闭塞；（C）棕榈酸酯配体被掩埋，只留下羧基末端的溶剂暴露。（D） SCP2的二级结构和功能区。SCP2的前体形式（preSCP2）除了成熟形式（mSCP2，N端还包含20个氨基酸。

图2
脂质与SCP2结合后的化学位移扰动。脂质配体SCP2的核磁共振滴定实验。（A）牛磺胆酸（TChA）是胆酸（ChA）与β-氨基磺酸牛磺酸的一种结合物。（C）显示了SCP2与TChA相互作用的结合位点。由于配体结合（Δδ>0.075 ppm）导致的强烈化学位移变化由mSCP2（PDB代码1C44）带状表示上的蓝色球体表示（12）。（D） SCoA与SCP2相互作用引起的强烈变化（Δδ>0.075 ppm）由红色球体表示。（E）饱和和不饱和酰基辅酶A之间的结合差异表明酰基尾在黄色结构的C末端部分的位置[Δδ（酰基）=Δδ。（F）游离SCP2（黑色）与TChA（蓝色）或SCoA（红色）结合时的光谱重叠。对这两类配体反应不同的残基被标记。选择蛋白质（0.125和0.025mM）和脂质（0.25TChA和0.04mM SCoA）的浓度，以在低于相应CMC的脂质浓度下获得最大饱和度。

图3
SCP2与酰基辅酶A核磁共振滴定中的化学位移变化。SCP2与硬脂酰辅酶A（SCoA）和亚油酸辅酶A的核磁共振滴定实验中观察到的化学位移变化。（A–D）脂质结合位点内的残留物表现出强烈的弯曲峰迹。（A，B）对于大多数残基，两种酰基辅酶A配体都观察到非常相似的化学位移扰动。（C，D）然而，α1（T105）和α3–α5（K120）中残基的酰胺对饱和（SCoA）或双不饱和（LCoA）酰基-CoA配体的反应不同。（E，F）C末端PTS1尾部的残留物不受脂质配体添加的影响。蛋白质浓度为0.2 mM（游离，黑色），在蛋白质与配体摩尔比为1:0.5（蓝色）、1:0.8（绿色）、1:1（黄色）、1:2.4（红色）和1:4（青色）时测量滴定点。

图4
¹H（H）/²D交换实验，化学位移的温度依赖性，以及¹⁵N个T型₂SCP2（游离和结合到脂质配体）的弛豫数据。（A）¹H（H）/²m-和preSCP2在295 K下0.125 mM的D交换实验。保护酰胺通过10分钟后出现的酰胺质子核磁共振信号指示。保护酰胺的模式对于两种形式的SCP2是可比较的；在N端前体、螺旋α4和α5以及C端过氧化物酶体靶向信号中未检测到受保护的酰胺。在脂肪配体硬脂酰辅酶A（SCoA，0.4 mM，红色）、亚油酸辅酶A，（LCoA，0.4mM，绿色）、胆酸盐（ChA，1.0 mM，橙色）和牛磺胆酸（TChA，1.0mM，青色）的存在下，其他酰胺受到保护。（B）如果对至少三种不同配体观察到保护作用，则用球体表示。（C）光谱区域显示出化学位移随mSCP2在285 K（黑色）到315 K（洋红色）温度的变化而变化，步长为5 K。残基G26和G65的化学位移表现出线性温度依赖性，而K120和G126的化学位移则表现出曲线温度依赖性。（D）具有弯曲化学位移温度依赖性的残基被映射到SCP2的结构上，指示参与构象交换的区域（30）。（E）¹⁵N个T型₂弛豫实验表明，N-和C-末端高度柔性，与脂质配体的存在或缺失无关。在游离状态下（0.4mM mSCP2，蓝色），SCP2折叠核心中的残基具有平均值T型₂52 ms的值，与13.4 kDa的单体一致(¹⁵N个T型₁/T型₂295 K时=14）。螺旋α4和α5中的残留物减少T型₂表示汇率扩大的值。当存在硬脂酰辅酶A配体（0.8 mM，红色）时，这种效应消失。（F）残留物含量较低T型₂SCP2的结构中突出显示了没有SCoA时的值，而不是有SCoA的值。

图5
游离和脂质结合SCP2在微秒至毫秒时间尺度下的构象动力学。（A–C）核磁共振信号强度比¹H、，¹⁵在没有（蓝色）和存在0.4 mM LCoA（红色）亚油酸的情况下，在290 K、300 K和310 K下记录的脉冲序列中，对0.2 mM mSCP2进行N-HSQC实验，包括有和没有32交换弛豫补偿CPMG元件。对于大多数残留物，平均强度比我（CPMG）/我（HSQC）为0.63±20%。（D）受强烈影响的残留物（强度比>0.75）在SCP2结构上显示为球体。（E）强度比受LCoA结合强烈影响的残基的强度比降低了25%以上，并绘制在SCP2的结构上。

图6
过氧化物酶体输入受体Pex5p TPR结构域对SCP2脂质结合的影响。（A） Pex5p TPR结构域（0.2 mM）与¹⁵N mSCP（0.2 mM）除了影响C末端PTS1介导的主要相互作用位点（触点III，品红色）外，还影响两个二级结合区域（触点I和II，蓝色）。（B，C）硬脂酰辅酶A结合到0.4 mM时的化学位移扰动¹⁵N mSCP2，在不存在（B）和存在（C）等摩尔Pex5p TPR结构域的情况下。（D）的比较¹⁵N个(T型_1ρ)自由mSCP2的横向弛豫实验，以及当结合到Pex5p TPR域时。这个T型_1ρ柔性末端区域的值明显高于域核心中残基的平均值。由于与Pex5p的相互作用，T型_1ρPTS1尾部的残基值显著降低，表明它们变得高度有序。游离mSCP2（13.4 kDa）和SCP2/Pex5p TPR结构域复合物（49.6 kDaT型_1ρ值。（E）强烈的化学位移扰动（Δδ>0.075 ppm）绘制在mSCP2与Pex5p TPR域（PDB代码1C0M）复合物的带状表示上（26）。除了通过PTS1（洋红色）的主要交互站点外，还使用了其他触点（触点I和II，蓝色）。（F）脂质结合影响Pex5p的二级结合位点，但不影响PTS1尾部（与图2D相比）。

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