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Agonist trapped in ATP-binding sites of the P2X2 receptor

机译:激动剂困在P2X2受体的ATP结合位点

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摘要

ATP-gated P2X receptors are trimeric ion channels, as recently confirmed by X-ray crystallography. However, the structure was solved without ATP and even though extracellular intersubunit cavities surrounded by conserved amino acid residues previously shown to be important for ATP function were proposed to house ATP, the localization of the ATP sites remains elusive. Here we localize the ATP-binding sites by creating, through a proximity-dependent "tethering" reaction, covalent bonds between a synthesized ATP-derived thiol-reactive P2X2 agonist (NCS-ATP) and single cysteine mutants engineered in the putative binding cavities of the P2X2 receptor. By combining whole-cell and single-channel recordings, we report that NCS-ATP covalently and specifically labels two previously unidentified positions N140 and L186 from two adjacent subunits separated by about 18 A in a P2X2 closed state homology model, suggesting the existence of at least two binding modes. Tethering reaction at both positions primes subsequent agonist binding, yet with distinct functional consequences. Labeling of one position impedes subsequent ATP function, which results in inefficient gating, whereas tethering of the other position, although failing to produce gating by itself, enhances subsequent ATP function. Our results thus define a large and dynamic intersubunit ATP-binding pocket and suggest that receptors trapped in covalently agonist-bound states differ in their ability to gate the ion channel.
机译:ATP门控的P2X受体是三聚体离子通道,最近由X射线晶体学证实。然而,该结构在没有ATP的情况下得以解决,即使有人提出将以前被证明对ATP功能重要的保守氨基酸残基包围的胞外亚基腔体容纳ATP,但ATP位点的定位仍然难以捉摸。在这里,我们通过邻近依赖性“束缚”反应在合成的ATP衍生的硫醇反应性P2X2激动剂(NCS-ATP)和在推定的结合腔中工程化的单个半胱氨酸突变体之间建立共价键,从而定位ATP结合位点。 P2X2受体。通过结合全细胞和单通道记录,我们报告了NCS-ATP共价并特异性标记了P2X2闭合状态同源模型中两个相邻亚基的两个先前未鉴定的位置N140和L186,这些亚基被约18 A隔开,表明存在至少两种绑定模式。在两个位置的束缚反应引发随后的激动剂结合,但具有明显的功能后果。一个位置的标记会阻碍后续的ATP功能,这会导致门控效率低下,而另一位置的系链虽然无法单独产生门控,却会增强后续的ATP功能。因此,我们的研究结果确定了一个大而动态的亚基ATP结合口袋,并表明以共价激动剂结合状态被困的受体在离子通道门控能力上有所不同。

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  • 来源
  • 作者单位

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Chimie Bioorganique, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

    Laboratoire de Biophysicochimie des Récepteurs Canaux, Unite Mixte de Recherche 7199, Centre National de la Recherche Scientifique, Conception et Application de Molecules Bioactives, Faculte de Pharmacie, Universite de Strasbourg, 67400 Illkirch, France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    affinity labeling; chemical modification; purinergic receptor;

    机译:亲和标记;化学修饰;嘌呤能受体;

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