Báo cáo khoa học: Inorganic phosphate regulates the binding of cofilin to actin filaments

Inorganic phosphate regulates the binding of cofilin to actin filaments

Tác giả: Andras Muhlrad, Dmitry Pavlov, Y. Michael Peyser, Emil Reisler

Lĩnh vực: Sinh hóa học, Sinh học phân tử, Khoa học y tế

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu này khám phá mối quan hệ tương tác đối nghịch giữa phosphate vô cơ (Pi) và cofilin đối với cấu trúc và động lực học của sợi actin. Phosphate vô cơ có xu hướng ổn định sợi actin và làm giảm nồng độ tới hạn cho quá trình trùng hợp actin, trong khi cofilin lại làm tăng sự mất trật tự và tăng nồng độ tới hạn, đồng thời thúc đẩy quá trình “treadmilling” của sợi actin. Kết quả cho thấy phosphate vô cơ ức chế tốc độ nhưng không ảnh hưởng đến mức độ gắn kết của cofilin vào sợi actin. Sự ức chế này đáng kể ngay cả ở nồng độ Pi sinh lý và trở nên rõ rệt hơn ở môi trường pH thấp. Cofilin có khả năng ngăn chặn những thay đổi cấu trúc trong sợi F-actin do Pi gây ra, có thể là do những thay đổi dị ứng trong khe gắn nucleotide làm giảm ái lực của Pi đối với F-actin. Những thay đổi dị ứng này cũng được thể hiện qua sự tăng phát xạ huỳnh quang và giảm khả năng tiếp cận của etheno-ADP với các chất dập tắt va chạm, làm cho khe gắn nucleotide của F-actin trở nên giống với G-actin. Sự điều hòa lẫn nhau giữa Pi và cofilin trong việc gắn kết với F-actin có thể đóng vai trò quan trọng trong động lực học tế bào dựa trên actin.

Mục lục chi tiết:

• Keywords
• Correspondence
• Abbreviations
• Inorganic phosphate (Pi) and cofilin/actin depolymerizing factor proteins have opposite effects on actin filament structure and dynamics.
• Actin dynamics, the polymerization and depolymerization of actin filaments and formation of ordered actin assemblies, is critical to many events of cell motility, including the movement of whole cells, cell division, vesicular transport and exo- and endocytosis.
• The binding of ADF/cofilin to F-actin induces large conformational changes in the structure of actin filaments, including changes in their mean twist [15], and the weakening of longitudinal contacts between protomers along the long-pitch helix [16,17] and lateral contacts between the two strands [18,19].
• Phosphate and its BeFx analog {BeFx represents BeF3H2O or BeF2(OH)(H2O) beryllium fluoride complexes [32]}, like other actin filament stabilizing factors (e.g., phalloidin, tropomyosin, etc.), are antagonistic to ADF/cofilin, which destabilizes filaments.
• In view of the important and antagonistic effects of ADF/cofilin and phosphate on actin dynamics, we examined here the binding of cofilin to F-actin and its effect on F-actin structure in the presence of various concentrations of Pi at pH 8.0 and 6.5.
• Results
• Fluorescence measurements of the effect of Pi on the rate of cofilin binding to TRC-F-actin
• Effect of cofilin on Pi binding to F-actin and on the conformation of the nucleotide binding cleft
• Monitoring the Pi stabilization of the D-loop in subfragment 2 by subtilisin digestion
• Monitoring the binding of cofilin to F-actin by limited proteolysis
• Discussion
• Experimental procedures
• Reagents
• Proteins
• Proteolysis
• Chemical modification
• Preparation of ɛ-ADP-F-actin
• Fluorescence measurements
• Acknowledgements
• References