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 enemmänTiivistelmä
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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Jyväskylän yliopisto
Buslaev Pavel
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Emojulkaisun nimi
Kustantaja
Volyymi
143
Numero
34
Sivut
13701-13709
ISSN
Julkaisufoorumi
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