The interplay of functional tuning, drug resistance, and thermodynamic stability in the evolution of the M2 proton channel from the influenza A virus

doi:10.1016/j.str.2008.04.011

.2008年7月；16(7):1067-76.

doi:10.1016/j.str.2008.04.011。

甲型流感病毒M2质子通道进化过程中功能调谐、耐药性和热力学稳定性的相互作用

阿曼达·L·斯托弗¹, 马春龙, 利迪娅·克里斯蒂安, Yuki Ohigashi先生, 罗伯特·A·兰姆, 詹姆斯·李尔, 劳伦斯·平托, 威廉·F·德格雷多

附属公司

PMID： 18611380
PMCID公司： PMC2594009型
DOI（操作界面）： 2016年10月10日/j.str.2008.04.011

甲型流感病毒M2质子通道进化过程中功能调谐、耐药性和热力学稳定性的相互作用

阿曼达·L·斯托弗等。结构. 2008年7月.

.2008年7月；16(7):1067-76.

doi:10.1016/j.str.2008.04.011。

作者

阿曼达·L·斯托弗¹, 马春龙, 利迪娅·克里斯蒂安, Yuki Ohigashi先生, 罗伯特·A·兰姆, 詹姆斯·李尔, 劳伦斯·平托, 威廉·F·德格雷多

附属

¹宾夕法尼亚大学医学院生物化学和生物物理系，费城，宾夕法尼亚州19104，美国；宾夕法尼亚大学化学系，费城，PA 19104，美国。

PMID： 18611380
PMCID公司： 2009年9月25日下午
DOI（操作界面）： 2016年10月10日/j.str.2008.04.011

摘要

我们探讨了甲型流感病毒M2质子通道中氨基酸序列、热力学稳定性和功能适合性之间的相互作用。电生理测量表明，耐药突变对M2的特异性活性影响极小，并表明耐药是通过改变孔内的结合位点而不是通过较不直接的变构机制实现的。同时，我们测量了这些突变对从胶束和双层中的单体螺旋组装同源四聚体跨膜孔的自由能的影响。虽然突变体的进化适合度与其稳定性之间没有简单的相关性，但所有变体在双层中形成了更稳定的四聚体，最适合的突变体在从胶束环境移动到双层环境时表现出最小的稳定性增加。我们推测，胶束的折叠景观比双层的更粗糙，并且更能适应非优化突变体中的构象变化。

PubMed免责声明

数字

图1
M2TM序列比对_22–46EAUC研究中使用的甲型流感病毒Udorn株和M2_19–62用于硫代二硫化物交换实验。单位点突变的位置及其身份以青色突出显示。底部是包含L38F突变（品红变异）的甲型流感病毒Weybridge株序列。

图2
方案1的离解常数和平衡（曲线）适合于野生型M2TM每个肽与DLPC脂质摩尔比（●）的二聚体形成百分比_19–46和五种序列变体。

图3
L26F、S31N和WT AM2通道的pH激活和金刚烷胺敏感性。当卵母细胞在pH5.5 Barth溶液中浸泡时，在mRNA注射48–72小时后，表达wt AM2蛋白或任一突变蛋白的卵母细胞显示强劲的内向电流（向下反射）。当卵母细胞显示最大内向电流时，将卵母细胞浸泡在pH 5.5的含有100µM金刚烷胺的Barth溶液中，以评估这些AM2变体的金刚烷定敏感性。每个AM2变型都显示了一个具有代表性的轨迹。（A） WT AM2。金刚烷胺抑制95.2±1.5%（n=5）的内向电流，这种抑制是不可逆的。（B） L26F AM2。金刚烷胺抑制46.8±0.7%（n=4）的内向电流，这种抑制很容易逆转。（C） S31N AM2。金刚烷胺抑制30.7±1.8%（n=4）的内向电流，这种抑制也是高度可逆的。L26F的抑制作用大于S31N突变蛋白（P<0.001）。

图4
卵母细胞中表达的L26F、S31N和wt AM2通道的比活性和反转电压（Vrev）。（A）对于每个AM2变异体，至少测量4个表达M2蛋白的卵母细胞和3个未注射卵母细胞。根据该细胞的免疫荧光信号强度绘制每个未注射细胞和每个表达给定蛋白的细胞的电流，并将数据拟合成直线。该图的斜率被视为蛋白质的相对比活性。得到的斜率如下：AM2 wt，斜率=1.164±0.059；L26F，斜率=2.183±0.143；和S31N，斜率=1.624±0.116（F=29.9，ΔFn=35，P<0.001）（B）在pH5.5下进行膜电导测量；在膜电流达到最大值后，施加从−40 mV到60 mV的100 mV电压斜坡。对于表示给定M2通道的每个电池，将反向电压与该电池的稳定内向电流绘制成曲线，并在曲线上拟合一条直线。该图的Y截距被视为蛋白质的反转电压（Vrev）。Vrev值如下：AM2 wt，Vrev=41.0±2.4 mV；L26F，Vrev=49.4±3.8 mV，S31N，Vrev=40.2±4.5 mV（F=0.47，ΔFn=25，P=0.63）。

图5
通道侧视图（a）和顶视图（B）中的突变位置。面板C显示了核磁共振研究推断出的金刚乙胺在面板底部附近的位置（粉红色），而金刚乙烷（橙色）的位置是从晶体学和诱变研究推断出来的。停靠在通道孔中的金刚烷胺具有显著的几何互补性。面板A和B显示了空间填充中突变残基的位置，每个突变残基中的碳原子以橙色显示，但L38除外，L38以青色显示以对比。剩余的碳原子显示为绿色。

图6
胶束（灰色）和囊泡（黑色）突变时四聚体解离的自由能变化。L26F、S31N、I33A和L38F突变可在两种环境中稳定四聚体的形成，而H37A则不稳定

图7
单位点突变对四聚体形成自由能影响的相关图（-ΔG_泰特)囊泡和胶束中的相应效应。高于趋势线的点表明突变在囊泡中更加稳定，而低于趋势线的点则表明突变在胶束中更加稳定。

**方案1**
二硫化物偶联和四聚体形成之间的热力学平衡，显示了热力学上重要的物种（Cristian等人，2003b）。单体（Mon）和四聚体（Tet）的氧化状态在下标中表示为“SH”表示还原，“SS”表示氧化。氧化和还原谷胱甘肽分别表示为GSSG和GSH。第一个K₂该值的系数为3，因为在还原的四聚体中有三个潜在的二硫键伙伴。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

L46P突变体赋予了对甲型流感病毒M2 S31N质子通道阻断剂的新的变构抗性机制。
Musharrafieh R、Lagarias PI、Ma C、Tan GS、Kolocouris A、Wang J。 Musharrafieh R等人。摩尔药理学。2019年8月；96(2):148-157. doi:10.1124/mol.119.116640。Epub 2019年6月7日。摩尔药理学。2019 PMID：31175183 免费PMC文章。
甲型流感病毒M2质子通道功能和抑制的结构和动力学机制。
王J、邱JX、Soto C、DeGrado WF。王杰等。当前操作结构生物。2011年2月；21(1):68-80. doi:10.1016/j.sbi.2010.12.002。Epub 2011年1月17日。当前操作结构生物。2011 PMID：21247754 免费PMC文章。审查。
甲型流感病毒M2离子通道孔衬残基突变体的功能研究和建模。
Balannik V、Carnevale V、Fiorin G、Levine BG、Lamb RA、Klein ML、Degrado WF、Pinto LH。 Balannik V等人。生物化学。2010年2月2日；49(4):696-708. doi:10.1021/bi901799k。生物化学。2010 PMID：20028125 免费PMC文章。
甲型流感病毒A/M2质子选择性离子通道功能核心的鉴定。
Ma C、Polishchuk AL、Ohigashi Y、Stouffer AL、Schön A、Magavern E、Jing X、Lear JD、Freire E、Lamb RA、DeGrado WF、Pinto LH。 Ma C等人。美国国家科学院院刊2009年7月28日；106(30):12283-8. doi:10.1073/pnas.0905726106。Epub 2009年7月9日。 2009年美国国家科学院院刊。 PMID：19590009 免费PMC文章。
通过抑制质子通道控制流感病毒复制。
销至左侧，Lamb RA。销至左侧等。分子生物晶体。2007年1月；3(1):18-23. doi:10.1039/b611613m。Epub 2006年11月22日。分子生物晶体。2007 PMID：17216051 审查。

查看所有类似文章

引用人

蜘蛛纪念讲座：分析与从头开始膜相互作用肽的设计。
Kratochvil HT、Newberry RW、Mensa B、Mravic M、DeGrado WF。 Kratochvil HT等人。法拉第讨论。2021年12月24日；232(0):9-48. doi:10.1039/d1fd00061f。法拉第讨论。2021 PMID：34693965 免费PMC文章。
结构腔对平衡膜整合酶的稳定性和活性至关重要。
郭R，仓Z，姚J，金M，院长E，魏G，康SG，洪H。郭R等。美国国家科学院院刊2020年9月8日；117(36):22146-22156. doi:10.1073/pnas.1917770117。Epub 2020年8月26日。美国国家科学院院刊2020。 PMID：32848056 免费PMC文章。
分析甲型流感病毒对AM2-S31N质子通道阻滞剂的体外耐药机制。
穆沙拉菲R、马C、王J。 Musharrafieh R等人。抗病毒研究，2018年5月；153:10-22. doi:10.1016/j.antiviral.2018.03.002。Epub 2018年3月6日。 2018年抗病毒研究。 PMID：29518414 免费PMC文章。
M2型流感金刚烷胺变异体的结合和质子阻滞_重量和M2_S31N系列解释。
Tzizoglaki C、Wright A、Freudenberger K、Hoffmann A、Tietjen I、Stylianakis I、Kolarov F、Fedida D、Schmidtke M、Gauglitz G、Cross TA、Kolocouris A。 Tzizoglaki C等人。医学化学杂志。2017年3月9日；60(5):1716-1733. doi:10.1021/acs.jmedchem.6b01115。Epub 2017年2月15日。医学化学杂志。2017 PMID：28107633 免费PMC文章。
A型流感病毒M2质子通道的酸激活机制。
Liang R、Swanson JMJ、Madsen JJ、Hong M、DeGrado WF、Voth GA。 Liang R等人。美国国家科学院院刊2016年11月8日；113（45）：E6955-E6964。doi:10.1073/pnas.1615471113。Epub 2016年10月24日。美国国家科学院院刊2016。 PMID：27791184 免费PMC文章。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Abed Y，Goyette N，Boivin G.携带金刚烷胺耐药突变的重组甲型H1N1流感病毒的产生和特征。抗菌剂Chemother。2005;49:556–559.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Betakova T、Ciampor F、Hay AJ。残基44对甲型流感病毒M2质子通道活性的影响。维罗尔将军。2005;86:181–184.-公共医学
1. Beumer TL、Veenstra GJ、Hage WJ、Destree OH。使用远红外荧光染料对非洲爪蟾胚胎进行整体免疫组化。趋势Genet。1995;11:9.-公共医学
1. 鲍伊·JU。稳定膜蛋白。当前操作结构生物。2001;11:397–402.-公共医学
1. 鲍伊·JU。膜蛋白：一种新的方法进入褶皱。美国国家科学院院刊2004；101:3995–3996.-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源
分子生物学数据库
- IMEx联盟

[1] Abed Y，Goyette N，Boivin G.携带金刚烷胺耐药突变的重组甲型H1N1流感病毒的产生和特征。抗菌剂Chemother。2005;49:556–559.-项目管理咨询公司-公共医学

[2] Abed Y，Goyette N，Boivin G.携带金刚烷胺耐药突变的重组甲型H1N1流感病毒的产生和特征。抗菌剂Chemother。2005;49:556–559.-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Betakova T、Ciampor F、Hay AJ。残基44对甲型流感病毒M2质子通道活性的影响。维罗尔将军。2005;86:181–184.-公共医学

[4] Betakova T、Ciampor F、Hay AJ。残基44对甲型流感病毒M2质子通道活性的影响。维罗尔将军。2005;86:181–184.-公共医学

[5] Beumer TL、Veenstra GJ、Hage WJ、Destree OH。使用远红外荧光染料对非洲爪蟾胚胎进行整体免疫组化。趋势Genet。1995;11:9.-公共医学

[6] Beumer TL、Veenstra GJ、Hage WJ、Destree OH。使用远红外荧光染料对非洲爪蟾胚胎进行整体免疫组化。趋势Genet。1995;11:9.-公共医学

[7] 鲍伊·JU。稳定膜蛋白。当前操作结构生物。2001;11:397–402.-公共医学

[8] 鲍伊·JU。稳定膜蛋白。当前操作结构生物。2001;11:397–402.-公共医学

[9] 鲍伊·JU。膜蛋白：一种新的方法进入褶皱。美国国家科学院院刊2004；101:3995–3996.-项目管理咨询公司-公共医学

[10] 鲍伊·JU。膜蛋白：一种新的方法进入褶皱。美国国家科学院院刊2004；101:3995–3996.-项目管理咨询公司-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

甲型流感病毒M2质子通道进化过程中功能调谐、耐药性和热力学稳定性的相互作用

附属

甲型流感病毒M2质子通道进化过程中功能调谐、耐药性和热力学稳定性的相互作用

作者

附属

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

分子生物学数据库

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

分子生物学数据库