Differential roles of phosphatidylserine, PtdIns(4,5)P2, and PtdIns(3,4,5)P3 in plasma membrane targeting of C2 domains. Molecular dynamics simulation, membrane binding, and cell translocation studies of the PKCalpha C2 domain

doi:10.1074/jbc.M802617200

.2008年9月19日；283(38):26047-58.

doi:10.1074/jbc。M802617200之间。 Epub 2008年7月11日。

磷脂酰丝氨酸、PtdIns（4,5）P2和PtdIns（3,4,5。PKCalpha C2结构域的分子动力学模拟、膜结合和细胞移位研究

曼纳德巴西斯¹, 尼丁·巴德瓦吉, 莫欣·S·沃拉, 罗伯特·V·斯塔林, Hui Lu公司, Wonhwa Cho公司

附属公司

PMID： 18621733
预防性维修识别码：项目经理2533782
内政部： 10.1074/jbc。M802617200型

磷脂酰丝氨酸、PtdIns（4,5）P2和PtdIns（3,4,5。PKCalpha C2结构域的分子动力学模拟、膜结合和细胞移位研究

曼纳德巴西斯等人。生物化学杂志. 2008.

.2008年9月19日；283（38）：26047-58。

doi:10.1074/jbc。M802617200。 Epub 2008年7月11日。

作者

曼纳德巴西斯¹, 尼丁·巴德瓦吉, Mohsin S Vora公司, 罗伯特·V·斯塔林, 慧露, Wonhwa Cho公司

附属

¹美国伊利诺伊州芝加哥伊利诺伊大学生物工程系，邮编：60607。

PMID： 18621733
预防性维修识别码：项目经理2533782
内政部： 10.1074/jbc。M802617200型

摘要

在细胞信号传递和其他细胞过程中，许多细胞溶质蛋白被募集到质膜（PM）。最近的报告表明，PM中存在的磷脂酰丝氨酸（PS）、磷脂酰肌醇4,5-二磷酸（PtdIns（4,5）P（2））和磷脂酰肌糖3,4,5-三磷酸（PddIns（3,4,15）P。为了系统分析这些脂质如何介导细胞蛋白的PM靶向，我们对已知能结合PS和磷脂酰肌醇的蛋白激酶Calpha（PKCalpha）的钙依赖性C2结构域进行了生物物理、计算和细胞研究。通过表面等离子共振分析进行的体外膜结合测量表明，PKCalpha-C2非特异性地结合磷脂酰肌醇，包括PtdIns（4,5）P（2）和PtdIns（3,4,5。PtdIns（4,5）P（2）或PtdIns（3,4,5。分子动力学模拟也支持钙依赖的PS结合对PKCalpha-C2的膜相互作用至关重要。PtdIns（4,5）P（2）单独不能驱动结构域的膜附着，但可以进一步稳定Ca（2+）和PS依赖的膜结合。当荧光蛋白标记的PKCalpha-C2在NIH-3T3细胞中表达时，磷脂结合残基的突变或来自PM的PtdIns（4,5）P（2）和/或PtdIns（3,4,5或PM处的PtdIn（3，4，5）P（3）减缓了PKCα-C2的膜解离。总的来说，这些研究表明，PtdIns（4,5）P（2）和PtdIns（3,4,5。这些研究还表明，许多细胞蛋白的有效PM募集可能需要PS和磷脂酰肌醇的协同作用。

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数字

**图1。**
**PKCα的动力学和平衡膜结合测量通过SPR分析发现C2结构域和一个突变体。** A类，平衡结合PKCα-C2连接到涂有POPC/POPS的传感器芯片（80:20）（○），POPC/PtdIns（4,5）P₂(98:2) (▪), POPC/PtdIns（3,4,5）P_三（98:2）（Δ）和POPC/POPS/PtdIns（4,5）P₂(78:20:2) (•)小泡。以5μl/min的速度以不同浓度注射PKCα-C2在每个脂质表面和*R（右）*_等式测量值。结合等温线由*R（右）*_等式（三次测量的平均值）对PKCα-C2浓度。实线表示构建的理论曲线从*R（右）*_最大值和*K（K）_天*值由确定使用方程对等温线进行非线性最小二乘分析：*R（右）*_等式=*R（右）*_最大值/(1 +*K（K）_天*/对₀).B类，动力学PKCα-C2的结合（50 n米)传感器芯片上涂有POPC/POPS（80:20），POPC/PtdIns（4,5）P₂（98:2），以及POPC/POPS/PtdIns（4,5）P₂(78:20:2). 流速保持在缔合相和解离相均为15μl/min。10米米HEPES缓冲液，pH 7.4，0.16米KCl和10μ米氯化钙₂用于所有测量。

**图2。**
**PKCαC2结构域的结构。** *A、，*最初的PKCα-C2和系统脂质的配置，.PKCα-C2（PDB码1DSY）的晶体结构钙²⁺离子和PS分子如示意图所示。POPC分子位于*黄色的*，POPS在*浅蓝色*、和铂族锡（4,5）P₂在里面洋红钙离子显示为*红色球体*为了清楚起见，未显示脂质上的氢原子蛋白质环变得平滑。*B中，*CBL和阳离子β-槽残留物。CBL残留物如所示蓝色和β-槽残留物在里面洋红PS头部基团出现在晶体结构中以杆表示法显示。*C、，*蛋白质的Cα痕迹具有前两个主轴(*巴基斯坦*). 第一个PA显示为*实心直线*，而第二个显示为*虚线直线*CBL以较厚的Cα突出显示跟踪。盒子的地板与膜表面平行。

公式图像 — **图2。**
**PKCαC2结构域的结构。** *A、，*最初的PKCα-C2和系统脂质的配置，.PKCα-C2（PDB码1DSY）的晶体结构钙²⁺离子和PS分子如示意图所示。POPC分子位于*黄色的*，POPS在*浅蓝色*、和铂族锡（4,5）P₂在里面洋红钙离子显示为*红色球体*为了清楚起见，未显示脂质上的氢原子蛋白质环变得平滑。*B中，*CBL和阳离子β-槽残留物。CBL残留物如所示蓝色和β-槽残留物在里面洋红PS头部基团出现在晶体结构中以杆表示法显示。*C、，*蛋白质的Cα痕迹具有前两个主轴(*巴基斯坦*). 第一个PA显示为*实心直线*，而第二个显示为*虚线直线*CBL以较厚的Cα突出显示跟踪。盒子的地板与膜表面平行。

**图3。**
**用MD计算PKCα-C2从膜上的位移仿真。**CBL和阳离子β-槽残留物的置换对于上膜层，测定了四种不同的系统；A类，含Ca²⁺和POPC();B类，含Ca²⁺、POPC和PtdIns（4,5）P₂();C类，含Ca²⁺、POPC和POPS();和(D类)含Ca²⁺、POPC、POPS和铂族锡（4,5）P₂().负值表示向位移，正值表示远离双层的位移。首字母的叠加(绿色)和最终(红色)还显示了这四个系统的结构。对于覆盖，膜平面平行于箱体的地板固体和虚线指示第一个和第二个PA，分别是。E类，蛋白质和两个PtdIns（4,5）P₂三个系统中的分子，,,和.铂族锡（4,5）P₂在蛋白质之间增加了大约6个额外的氢键以及双层，使氢键的平均数量从11增加至17。

**图4。**
**不同条件下PKCα-C2及其突变体的膜移位条件。** *A、，*铂族锡（4,5）P₂消耗控制。添加雷帕霉素诱导CF-lnp的快速PM易位(青色)，它与PtdIn（4,5）P₂传感器，PLCδ-PH-YFP(*黄色的*)，来自下午。*B中，*铂族锡（3,4,5）P_三消耗控制。添加LY294002诱导PtdIns（3,4,5）P的解离₂传感器，Btk-PH-CFP公司(青色)，在4分钟内，Btk-PH-CFP在PM处预先定位在静息细胞中达到显著水平；然而，为了证明LY294002，PtdIns（3,4,5）P的作用₂PM的形成是由血小板衍生生长因子(*PDGF公司*).C类，项目经理PKCα-C2-RFP的易位(红色)由ATP诱导，没有PtdIn（4,5）P₂或PtdIns（3,4,5）P_三消耗。D类,PKCα-C2-RFP的PM易位(红色)由ATP诱导PtdIn（4,5）P之后₂消耗。E类，PM易位PKCα-C2-RFP(红色)在铂族锡（3,4,5）P_三消耗。F类，PM易位PKCα-C2-RFP(红色)经序贯后由ATP诱导铂族锡（3,4,5）P_三和PtdIns（4,5）P₂消耗。*G公司*,PKCα-C2-RFP的PM易位(红色)由ATP诱导PtdIns（3,4,5）P之后_三诱导。*H（H）*，PM易位PKCα-C2-RFP的(红色)在铂族锡（4,5）P₂归纳。我，PM易位共转染PKCα-C2-WT-CFP(青色)和K209A/K221A-RFP(红色)由不含PtdIns（4,5）P的ATP诱导₂或铂族锡（3,4,5）P_三消耗。J型，膜移位PKCα-C2-N189A-RFP(红色)通过添加10μ米离子霉素。所有测量值，除了*G公司*执行了与Lyn联合转染NIH-3T3细胞₁₁-FRB和CF-lnp。单个代表大多数细胞群体行为的细胞选择了不同条件下进行说明。已拍摄图像每15秒显示一次单独治疗后的时间值。稍后时间点荧光强度降低的原因是荧光蛋白的光漂白。酒吧指示10μm。

**图5。**
**PtdInsP耗竭、诱导和突变的影响PKCα-C2 PM易位动力学的PtdInsP结合位点。** A类，PKCα-C2-RFP的RFP强度比（=PM/（PM+胞浆）），这表明PM时蛋白质的相对丰度对胞浆，绘制为时间的函数。图中显示无脂质损耗（•，图。4C类)，铂族铟（4,5）P₂损耗（○，图4D类;)，铂族锡（3,4,5）P_三损耗（Δ，图。4E类;)、和铂族锡（4,5）P₂+铂族锡（3,4,5）P_三损耗（□；图4F类;).B类，RFP强度比随时间的变化脂质诱导（•，图。4C类)，铂族铟（4,5）P₂感应（Δ，图4H、， )和PtdIns（3,4,5）P_三感应（○，图。4G、， ).C类，PKCα-C2-RFP（•）的荧光强度比和K209A/K211A（○）联合转染NIH-3T3细胞（图4我)绘制了作为时间的函数。未进行脂质消耗测量。

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1. Teruel，M.N.和Meyer，T.（2000），细胞103 181-184-公共医学
1. Hurley，J.H.和Meyer，T.（2001），货币。操作。细胞生物学。13 146-152-公共医学
1. Cho，W.和Stahelin，R.V.（2005）《年度报告》。生物物理学评论。生物摩尔。结构。34 119-151-公共医学
1. Cho，W.（2006）科学。STKE 2006，pe7-公共医学
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[3] Hurley，J.H.和Meyer，T.（2001），货币。操作。细胞生物学。13 146-152-公共医学

[4] Hurley，J.H.和Meyer，T.（2001），货币。操作。细胞生物学。13 146-152-公共医学

[5] Cho，W.和Stahelin，R.V.（2005）《年度报告》。生物物理学评论。生物摩尔。结构。34 119-151-公共医学

[6] Cho，W.和Stahelin，R.V.（2005）《年度报告》。生物物理学评论。生物摩尔。结构。34 119-151-公共医学

[7] Cho，W.（2006）科学。STKE 2006，pe7-公共医学

[8] Cho，W.（2006）科学。STKE 2006，pe7-公共医学

[9] Vance，J.E.和Steenbergen，R.（2005）Prog。脂质研究44 207-234-公共医学

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