Úloha konzervovaných aminokyselinových zbytků v S4/S4-S5 oblasti vaniloidních TRP receptorů

Abstract

The vanilloid transient receptor potential channel TRPV1 is a tetrameric six-transmembrane segment (S1-S6) channel that can be synergistically activated by various proalgesic agents such as capsaicin, protons, heat or highly depolarizing voltages. In TRPV1 channel, the charged residues in the S4 region and intracellular S4-S5 linker have been proposed to constitute a part of a voltage sensor that acts in concert with other stimuli to regulate channel activation. Molecular basis of this gating event are poorly understood. We mutated charged residues all along the S4 and the S4-S5 linker of TRPV1 and related vanilloid receptors to identify potential voltage-sensing residues. The functionality of most of the TRPV1 mutants was altered with respect to voltage, capsaicin, heat and/or their interactions. We identified two amino acid residues (R557 and D576) that could potentially constitute part of TRPV1 voltage sensor. The non-functional charge-reversing mutations R557E and R579E were partially rescued by charge-swapping mutations R557E/E570R and D576R/R579E, indicating that electrostatic interactions contribute to allosteric coupling between the voltage-, temperature- and capsaicin-dependent activation mechanisms. The mutant K571E was normal in all aspects of TRPV1 activation except for 2aminoethoxydiphenyl...

TRPV1 receptor, iontový kanál z podrodiny vaniloidních TRP receptorů, je tetramerní proteinový komplex, jehož každá podjednotka obsahuje šest transmembránových segmentů S1-S6. Tento receptor je aktivován řadou podnětů schopných vyvolat bolest, jako jsou kapsaicin, protony, zvýšená teplota okolního prostředí a depolarizační napětí. Mechanizmus napěťové citlivosti TRPV1 receptoru není doposud znám. Předpokládá se, že součást napěťového senzoru tvoří nabité aminokyselinové zbytky v S4 transmembránovém segmentu a v S4-S5 spojovací kličce. Abychom určili, která rezidua se podílejí na napěťové citlivosti TRPV1 receptoru a příbuzných vaniloidních receptorů, vytvořili jsme mutantní formy těchto iontových kanálů se zaměněnými konzervovanými aminokyselinovými zbytky v S4/S4-S5 oblasti. Velká část námi vytvořených mutantních TRPV1 receptorů byla poškozena vzhledem k napěťové, chemické a/nebo teplotní aktivaci. Lokalizovali jsme dvě rezidua (R557 a D576), která by potenciálně mohla tvořit součást napěťového senzoru TRPV1. Prokázali jsme funkční interakci dvojic reziduí R557-E570 a D576-R579 u TRPV1 receptoru. Určili jsme aminokyselinový zbytek (K571), který specificky podmiňuje citlivost TRPV1 k 2aminoetoxydifenylborátu (2APB), společnému aktivátoru TRPV1, TRPV2 a TRPV3 iontových kanálů. I přes vysokou konzervovanost...