Lipid-Protein Nanodiscs Offer New Perspectives for Structural and Functional Studies of Water-Soluble Membrane-Active Peptides

Z. O. Shenkarev; Шенкарев З. О.; E. N. Lyukmanova; Люкманова Е. Н.; A. S. Paramonov; Парамонов А. С.; P. V. Panteleev; Пантелеев П. В.; S. V. Balandin; Баландин С. В.; M. A. Shulepko; Шулепко М. А.; K. S. Mineev; Минеев К. С.; T. V. Ovchinnikova; Овчинникова Т. В.; M. P. Kirpichnikov; Кирпичников М. П.; A. S. Arseniev; Арсеньев А. С.

doi:10.32607/20758251-2014-6-2-84-94

Липид-белковые нанодиски: новые возможности для структурно-функциональных исследований водорастворимых мембраноактивных пептидов

Авторы: Шенкарев З.О.¹, Люкманова Е.Н.¹, Парамонов А.С.¹, Пантелеев П.В.¹, Баландин С.В.¹, Шулепко М.А.¹^,2, Минеев К.С.¹, Овчинникова Т.В.¹^,3, Кирпичников М.П.¹^,2, Арсеньев А.С.¹^,3
Учреждения:
1. Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
3. Московский физико-технический институт (государственный университет)
Выпуск: Том 6, № 2 (2014)
Страницы: 84-94
Раздел: Экспериментальные статьи
Дата подачи: 17.01.2020
Дата публикации: 15.06.2014
URL: https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10555
DOI: https://doi.org/10.32607/20758251-2014-6-2-84-94
ID: 10555

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Липид-белковые нанодиски (ЛБН) представляют собой наноразмерные частицы, содержащие фрагмент бислойной липидной мембраны, стабилизированный в растворе молекулами аполипопротеина или специальным белком MSP. В представленной работе изучена возможность применения мембраномоделирующих сред на основе ЛБН для исследования водорастворимых пептидов, обладающих сродством к липидным мембранам. Показано, что порообразующий антимикробный пептид ареницин-2 из морского пескожила (заряд +6) вызывает разрушение ЛБН, содержащих как цвиттер-ионные молекулы фосфатидилхолина (PC), так и анионные молекулы фосфатидилглицерина (PG). Напротив, токсин паука VSTx1 (заряд +3), блокирующий потенциал-зависимую активацию K+-каналов, эффективно взаимодействует с ЛБН, содержащими анионные липиды (POPC/DOPG, 3 : 1), не вызывая их разрушения. VSTx1 имеет меньшее сродство к ЛБН, содержащим цвиттер-ионные липиды (POPC), и слабо взаимодействует с бел- ковой компонентой нанодисков - MSP (заряд -6). Нейротоксин II из яда кобры (NTII, заряд +4), ингибитор никотинового ацетилхолинового рецептора, имеет сравнительно небольшое сродство к ЛБН, содержащим анионные липиды (POPC/DOPG, 3 : 1 и POPC/DOPS, 4 : 1), и не связывается с ЛБН/POPC. Показано, что NTII взаимодействует с поверхностью ЛБН/POPC/DOPS в нескольких ориентациях, и обменные процессы между комплексами с различной топологией идут быстро по шкале ЯМР. Только одна из возможных ориентаций NTII допускает описанное ранее специфическое взаимодействие с полярной головкой фосфатидилсерина из мембранного окружения рецептора. Показано, что ЛБН могут применяться в структурно-функциональных исследованиях водорастворимых мембраноактивных нейротоксинов, а также для изучения механизма взаимодействия пептидных молекул с липидной мембраной.

Ключевые слова

антимикробные пептиды, липид-белковые нанодиски, липопротеиновые частицы высокой плотности, мембраноактивные пептиды, мембраномоделирующие среды, нейротоксины, ЯМР-спектроскопия

Список литературы

sample[1] Zasloff M. // Nature 2002, V.415, №6870, P.389-395
Thomas L., Scheidt H.A., Bettio A., Beck-Sickinger A.G., Huster D., Zschörnig O. // Eur. Biophys. J. 2009, V.38, №5, P.663-677
Lee S.Y., MacKinnon R. // Nature 2004, V.430, №6996, P.232-235
Mäler L. // Mol. Membr. Biol. 2012, V.29, №5, P.155-176
Oxenoid K., Chou J.J. // Curr. Opin. Struct. Biol. doi: 10.1016/j.sbi.2013.03.010. 2013
Chou J.J., Kaufman J.D., Stahl S.J., Wingfield P.T., Bax A. // J. Am. Chem. Soc. 2002, V.124, №11, P.2450-2451
Warschawski D.E., Arnold A.A., Beaugrand M., Gravel A., Chartrand E., Marcotte I. // Biochim. Biophys. Acta. 2011, V.1808, №8, P.1957-1974
Bayburt T.H., Sligar S.G. // FEBS Lett. 2010, V.584, №9, P.1721-1727
Denisov I.G., McLean M.A., Shaw A.W., Grinkova Y.V., Sligar S.G. // J Phys Chem B. 2005, V.109, №32, P.15580-15588
Frauenfeld J., Gumbart J., van der Sluis E.O., Funes S., Gartmann M., Beatrix B., Mielke T., Berninghausen O., Becker T., Schulten K. // Nat Struct Mol Biol. 2011, V.18, №5, P.614-621
Katayama H., Wang J., Tama F., Chollet L., Gogol E.P., Collier R.J., Fisher M.T. // Proc.Natl.Acad.Sci U.S.A. 2010, V.107, №8, P.3453-3457
Lyukmanova E.N., Shenkarev Z.O., Paramonov A.S., Sobol A.G., Ovchinnikova T.V., Chupin V.V., Kirpichnikov M.P., Blommers M.J., Arseniev A.S. // J.Am.Chem.Soc. 2008, V.130, №7, P.2140-2141
Shenkarev Z.O., Lyukmanova E.N., Paramonov A.S., Shingarova L.N., Chupin V.V., Kirpichnikov M.P., Blommers M.J.J., Arseniev A.S. // J. Am. Chem. Soc. 2010, V.132, №16, P.5628-5629
Hagn F., Etzkorn M., Raschle T., Wagner G. // J. Am. Chem. Soc. 2013, V.135, №5, P.1919-1925
Shenkarev Z.O., Paramonov A.S., Lyukmanova E.N., Gizatullina A.K., Zhuravleva A.V., Tagaev A.A., Yakimenko Z.A., Telezhinskaya I.N., Kirpichnikov M.P., Ovchinnikova T.V. // Chem. Biodivers. 2013, V.10, №5, P.838-863
Schuler M.A., Denisov I.G., Sligar S.G. // Methods Mol. Biol. 2013, V.974, P.415-433
Kyte J., Doolittle R.F. // J. Mol. Biol. 1982, V.157, №1, P.105-132
Shenkarev Z.O., Balandin S.V., Trunov K.I., Paramonov A.S., Sukhanov S.V., Barsukov L.I., Arseniev A.S., Ovchinnikova T.V. // Biochemistry. 2011, V.50, №28, P.6255-6265
Lesovoy D.M., Bocharov E.V., Lyukmanova E.N., Kosinsky Y.A., Shulepko M.A., Dolgikh D.A., Kirpichnikov M.P., Efremov R.G., Arseniev A.S. // Biophys. J. 2009, V.97, №7, P.2089-2097
Shenkarev Z.O., Lyukmanova E.N., Solozhenkin O.I., Gagnidze I.E., Nekrasova O.V., Chupin V.V., Tagaev A.A., Yakimenko Z.A., Ovchinnikova T.V., Kirpichnikov M.P. // Biochemistry (Mosc.). 2009, V.74, №7, P.756-765
Ovchinnikova T.V., Shenkarev Z.O., Nadezhdin K.D., Balandin S.V., Zhmak M.N., Kudelina I.A., Finkina E.I., Kokryakov V.N., Arseniev A.S. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007, V.360, №1, P.156-162
Lyukmanova E.N., Shenkarev Z.O., Schulga A.A., Ermolyuk Y.S., Mordvintsev D.Y., Utkin Y.N., Shoulepko M.A., Hogg R.C., Bertrand D., Dolgikh D.A. // J. Biol. Chem. 2007, V.282, №34, P.24784-24791
Chill J.H., Louis J.M., Baber J.L., Bax A. // J.Biomol.NMR. 2006, V.36, №2, P.123-136
Andrä J., Jakovkin I., Grötzinger J., Hecht O., Krasnosdembskaya A.D., Goldmann T., Gutsmann T., Leippe M. // Biochem. J. 2008, V.410, №1, P.113-122
Nagle J.F., Tristram-Nagle S. // Biochim. Biophys. Acta. 2000, V.1469, №3, P.159-195
Lyukmanova E.N., Shenkarev Z.O., Khabibullina N.F., Kopeina G.S., Shulepko M.A., Paramonov A.S., Mineev K.S., Tikhonov R.V., Shingarova L.N., Petrovskaya L.E. // Biochim. Biophys. Acta. 2012, V.1818, №3, P.349-358
Clay M.A., Pyle D.H., Rye K.-A., Barter P.J. // J. Biol. Chem. 2000, V.275, №12, P.9019-9025
Jayaraman S., Gantz D.L., Gursky O. // Biophys. J. 2005, V.88, №4, P.2907-2918
Huang H.W. // Biochim. Biophys. Acta. 2006, V.1758, №9, P.1292-1302
Sheng J.R., Grimme S., Bhattacharya P., Stowell M.H.B., Artinger M., Prabahakar B.S., Meriggioli M.N. // Exp. Neurol. 2010, V.225, №2, P.320-327
Jung H.J., Lee J.Y., Kim S.H., Eu Y.J., Shin S.Y., Milescu M., Swartz K.J., Kim J.I. // Biochemistry. 2005, V.44, №16, P.6015-6023
Schmidt D., MacKinnon R. // Proc.Natl.Acad.Sci U.S.A. 2008, V.105, №49, P.19276-19281
Shenkarev Z.O., Lyukmanova E.N., Butenko I.O., Petrovskaya L.E., Paramonov A.S., Shulepko M.A., Nekrasova O.V., Kirpichnikov M.P., Arseniev A.S. // Biochim. Biophys. Acta. 2013, V.1828, №2, P.776-784
Nakano M., Fukuda M., Kudo T., Miyazaki M., Wada Y., Matsuzaki N., Endo H., Handa T. // J. Am. Chem. Soc. 2009, V.131, №23, P.8308-8312
Golovanov A.P., Lomize A.L., Arseniev A.S., Utkin Y.N., Tsetlin V.I. // Eur. J. Biochem. 1993, V.213, №3, P.1213-1223
Teixeira-Clerc F., Ménez A., Kessler P. // J. Biol. Chem. 2002, V.277, №28, P.25741-25747
Mazhab-Jafari M.T., Marshall C.B., Stathopulos P.B., Kobashigawa Y., Stambolic V., Kay L.E., Inagaki F., Ikura M. // J. Am. Chem. Soc. 2013, V.135, №9, P.3367-3370

Дополнительные файлы

Доп. файлы

Действие

1. JATS XML

Скачать

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Имя пользователя
Пароль
Запомнить меня

Забыли пароль?	Регистрация

Липид-белковые нанодиски: новые возможности для структурно-функциональных исследований водорастворимых мембраноактивных пептидов

Полный текст

Аннотация

Ключевые слова

Об авторах

З. О. Шенкарев

Е. Н. Люкманова

А. С. Парамонов

П. В. Пантелеев

С. В. Баландин

М. А. Шулепко

К. С. Минеев

Т. В. Овчинникова

М. П. Кирпичников

А. С. Арсеньев

Список литературы

Дополнительные файлы

Данный сайт использует cookie-файлы