Studium vztahů mezi strukturou a funkcí C - konce vaniloidního receptoru TRPV1

Abstract

Vaniloidní receptor TRPV1 je neselektivní kationtový kanál, který je aktivován řadou podnětů, mezi které patří teplota, kyselé pH a množství chemických látek. Aktivita tohoto kanálu může být modulována i molekulami ATP a na jeho regulaci se podílí také kalmodulin. Přestože ATP přímo tento receptor neaktivuje, přítomnost intracelulárního ATP zvyšuje amplitudu proudu u již aktivovaných receptorů. Bylo prokázáno, že ATP přímo interaguje se ATP vazebnou doménou Walker A typu na cytoplazmatickém C- konci. Abychom identifikovali aminokyselinové zbytky, které se účastní vazby ATP na C- konec TRPV1, provedli jsme místně specifické bodové mutace oblasti Walker A motivu: P732A, D733A, G734A, K735A, D736A a D737A. S využitím metod fluorescenční spektroskopie TNP-ATP kompetičních experimentů a značení a zhášení fluorescence FITC jsme identifikovali K735 jako klíčové reziduum pro tuto vazbu. Experimentálně získané údaje byly interpretovány s ohledem na 3D počítačový model C- konce TRPV1 určující vazbu molekul ligandů. Kalmodulin je označován za jednu z významných molekul pro regulaci aktivity TRPV1. Přestože oblast C- konce TRPV1 interaguje s tímto proteinem, v sekvenci C- konce TRPV1 se nenachází žádný z klasických vazebných motivů pro kalmodulin. V této práci jsme detailně popsali tento, ne zcela typický, vazebný...

Transient receptor potential channel vanilloid receptor subunit 1 (TRPV1) is a thermosensitive cation channel activated by noxious heat as well as a wide range of chemical stimuli. Although ATP by itself does not directly activate TRPV1, it was shown that intracellular ATP increases its activity by directly interacting with the Walker A motif residing on the C-terminus of TRPV1. In order to identify the amino acid residues that are essential for the binding of ATP to the TRPV1 channel, we performed the following point mutations of the Walker A motif: P732A, D733A, G734A, K735A, D736A, and D737A. Employing bulk fluorescence measurements, namely a TNP-ATP competition assay and FITC labeling and quenching experiments, we identified the key role of the K735 residue in the binding of the nucleotide. Experimental data was interpreted according to our molecular modelling simulations. Calmodulin (CaM) is known to play an important role in the regulation of TRP channels activity. Although it has been reported that CaM binds to the Cterminus of TRPV1 (TRPV1-CT), no classic CaM-binding motif was found in this region. In this work, we explored this unusual TRPV1 CaM-binding motif in detail and found that five residues from a putative CaM-binding motif are important for TRPV1-CT's binding to CaM, with arginine R785...