undefined

Inverse Conformational Selection in Lipid-Protein Binding

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Bacle, Amélie; Buslaev, Pavel; Garcia-Fandino, Rebeca; Favela-Rosales, Fernando; Mendes, Ferreira Tiago; Fuchs, Patrick F. J.; Gushchin, Ivan; Javanainen, Matti; Kiirikki, Anne M.; Madsen, Jesper J.; Melcr, Josef; Milán, Rodríguez Paula; Miettinen, Markus S.; Ollila, O. H. Samuli; Papadopoulos, Chris G.; Peón, Antonio; Piggot, Thomas J.; Piñeiro, Ángel; Virtanen, Salla I.
Näytä enemmän

Tiivistelmä

Interest in lipid interactions with proteins and other biomolecules is emerging not only in fundamental biochemistry but also in the field of nanobiotechnology where lipids are commonly used, for example, in carriers of mRNA vaccines. The outward-facing components of cellular membranes and lipid nanoparticles, the lipid headgroups, regulate membrane interactions with approaching substances, such as proteins, drugs, RNA, or viruses. Because lipid headgroup conformational ensembles have not been experimentally determined in physiologically relevant conditions, an essential question about their interactions with other biomolecules remains unanswered: Do headgroups exchange between a few rigid structures, or fluctuate freely across a practically continuous spectrum of conformations? Here, we combine solid-state NMR experiments and molecular dynamics simulations from the NMRlipids Project to resolve the conformational ensembles of headgroups of four key lipid types in various biologically relevant conditions. We find that lipid headgroups sample a wide range of overlapping conformations in both neutral and charged cellular membranes, and that differences in the headgroup chemistry manifest only in probability distributions of conformations. Furthermore, the analysis of 894 protein-bound lipid structures from the Protein Data Bank suggests that lipids can bind to proteins in a wide range of conformations, which are not limited by the headgroup chemistry. We propose that lipids can select a suitable headgroup conformation from the wide range available to them to fit the various binding sites in proteins. The proposed inverse conformational selection model will extend also to lipid binding to targets other than proteins, such as drugs, RNA, and viruses.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Buslaev Pavel

Helsingin yliopisto

Kiirikki Anne M.

Javanainen Matti

Ollila O. H. Samuli

Virtanen Salla

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Volyymi

143

Numero

34

Sivut

13701-13709

Julkaisu­foorumi

61812

Julkaisufoorumitaso

3

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Kyllä

Julkaisukanavan avoin saatavuus

Osittain avoin julkaisukanava

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Kemia; Biokemia, solu- ja molekyylibiologia

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Yhdysvallat (USA)

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1021/jacs.1c05549

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä