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Nat Commun:日本学者揭示ATP调控Mg2+通道MgTE并维持胞内Mg2+动态平衡重要机制

摘要 : 2017年8月27日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了东京大学Osamu Nureki教授,复旦大学服部素之研究员、闫致强研究员发现镁离子通道MgTE调控机制

2017年8月27日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Communication》杂志在线发表了东京大学Osamu Nureki教授,复旦大学服部素之研究员、闫致强研究员发现镁离子通道MgTE调控机制,研究人员利用晶体结构,电生理记录等手段发现ATP调控Mg2+通道MgtE、维持细胞内Mg2+的动态平衡的重要机制。Osamu Nureki教授Atsuhiro Tomita,闫致强实验室章明锋、服部素之实验室金斐为本文共同第一作者,东京大学Osamu Nureki教授,复旦大学服部素之研究员,闫致强研究员为本文的共同通讯作者。

镁离子在生物体内承担着多种生理功能,是数百种对生理过程至关重要的酶包括核糖体,DNA, RNA聚合酶发挥活性必须的辅因子,也是生物膜与基因组稳定所必须的因素。生物体通过离子通道调节镁离子(Mg2+)的跨膜运输,以保持Mg2+的动态平衡,实现各种生理学功能,例如,Mg2+与免疫反应、发育及肿瘤形成等密切相关,受离子通道调控的Mg2+浓度的变化承担着信号传递的功能。人体镁的缺乏与冠状动脉硬化性心脏病、高血压、糖尿病和骨质疏松等多种疾病有着密切关系。因此,近年来Mg2+通道的功能研究在国际上备受瞩目。

对维持Mg2+动态平衡重要的Mg2+通道相关蛋白主要包括MgtE, CorA, CNNM, TRPM6/7等,但是调控的分子机制尚不明确。MgtE广泛存在于真核生物及原核生物中,人类MgtE的变异被发现与帕金森症密切相关。 此次研究中,我们发现ATP通过与MgtE形成复合物调控MgtE的活性,MgtE和ATP复合体可以感受细胞内Mg2+浓度:当胞内Mg2+浓度超过生理浓度时,ATP辅助MgTE通道打开,将细胞内富余的Mg2+释放出去从而维持细胞内Mg2+浓度的动态平衡。此发现对阐明镁离子通道的调节机制及指导相关疾病的治疗有重要意义。

图. ATP通过调控镁离子通道MgTE维持胞内镁离子动态平衡

原文链接:

ATP-dependent modulation of MgtE in Mg2+ homeostasis

原文摘要:

Magnesium is an essential ion for numerous physiological processes. MgtE is a Mg2+ selecive channel involved in the maintenance of intracellular Mg2+ homeostasis, whose gating is regulated by intracellular Mg2+ levels. Here, we report that ATP binds to MgtE, regulating its Mg2+-dependent gating. Crystal structures of MgtE–ATP complex show that ATP binds to the intracellular CBS domain of MgtE. Functional studies support that ATP binding to MgtE enhances the intracellular domain affinity for Mg2+ within physiological concentrations of this divalent cation, enabling MgtE to function as an in vivo Mg2+ sensor. ATP dissociation from MgtE upregulates Mg2+ influx at both high and low intracellular Mg2+ concentrations. Using site-directed mutagenesis and structure based-electrophysiological and biochemical analyses, we identify key residues and main structural changes involved in the process. This work provides the molecular basis of ATP-dependent modulation of MgtE in Mg2+ homeostasis.

来源: Nature Communications 浏览次数:0

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