Human Dystrophin Structural Changes upon Binding to Anionic Membrane Lipids

Autor: Mélanie Lagarrigue, Olivier Delalande, Thomas Chenuel, Raphael Dos Santos Morais, Sophie Combet, Elisabeth Le Rumeur, Jean-François Hubert, Anne-Elisabeth Molza, Dominique Mias-Lucquin, Angélique Chéron, Céline Raguénès-Nicol, Arnaud Bondon, Anne L. Martel, Marie-Sousai Appavou, Javier Pérez
Přispěvatelé: Institut de Génétique et Développement de Rennes (IGDR), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Laboratoire Léon Brillouin (LLB - UMR 12), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SWING beamline, Biophysics Group (SWING), Synchrotron SOLEIL, Proteomics Core Facility (Protim), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®, Institut de recherche en santé, environnement et travail (Irset), Université d'Angers (UA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École des Hautes Études en Santé Publique [EHESP] (EHESP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Institut Laue-Langevin (ILL), ILL, Plate-forme Rennaise d'Imagerie et Spectroscopie Structurale et Métabolique (PRISM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Jülich Centre for Neutron Science (JCNS), Forschungszentrum Jülich GmbH, ARED #8893, Conseil Régional de Bretagne, 18211, AFM-Telethon, Laboratoire Léon Brillouin, thèses #2014, SOLEIL, Université de Rennes (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique ), Beamline SWING, Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Plateforme Génomique Santé Biogenouest®, Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Forschungszentrum Jülich GmbH | Centre de recherche de Juliers, Helmholtz-Gemeinschaft = Helmholtz Association, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biophysical Journal
Biophysical Journal, Biophysical Society, 2018, 115 (7), pp.1231-1239. ⟨10.1016/j.bpj.2018.07.039⟩
Biophysical Journal, 2018, 115 (7), pp.1231-1239. ⟨10.1016/j.bpj.2018.07.039⟩
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ISSN: 0006-3495
1542-0086
DOI: 10.1016/j.bpj.2018.07.039⟩
Popis: International audience; Scaffolding proteins play important roles in supporting the plasma membrane (sarcolemma) of muscle cells. Among them, dystrophin strengthens the sarcolemma through protein-lipid interactions, and its absence due to gene mutations leads to the severe Duchenne muscular dystrophy. Most of the dystrophin protein consists of a central domain made of 24 spec-trin-like coiled-coil repeats (R). Using small angle neutron scattering (SANS) and the contrast variation technique, we specifically probed the structure of the three first consecutive repeats 1-3 (R1-3), a part of dystrophin known to physiologically interact with membrane lipids. R1-3 free in solution was compared to its structure adopted in the presence of phospholipid-based bicelles. SANS data for the protein/lipid complexes were obtained with contrast-matched bicelles under various phospholipid compositions to probe the role of electrostatic interactions. When bound to anionic bicelles, large modifications of the protein three-dimensional structure were detected, as revealed by a significant increase of the protein gyration radius from 42 5 1 to 60 5 4 Å. R1-3/anionic bicelle complexes were further analyzed by coarse-grained molecular dynamics simulations. From these studies, we report an all-atom model of R1-3 that highlights the opening of the R1 coiled-coil repeat when bound to the membrane lipids. This model is totally in agreement with SANS and click chemistry/mass spectrometry data. We conclude that the sarcolemma membrane anchoring that occurs during the contraction/elongation process of muscles could be ensured by this coiled-coil opening. Therefore, understanding these structural changes may help in the design of rationalized shortened dystrophins for gene therapy. Finally, our strategy opens up new possibilities for structure determination of peripheral and integral membrane proteins not compatible with different high-resolution structural methods.
Databáze: OpenAIRE
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