Identification of contact sites between ankyrin and band 3 in the human erythrocyte membrane.
Identification of contact sites between ankyrin and band 3 in the human erythrocyte membrane.
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DOI：
10.1021/bi300693k
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发表时间：
2012-08-28
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Low PS
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Grey JL;Kodippili GC;Simon K;Low PS
红细胞膜由基于血影蛋白/肌动蛋白的皮质细胞骨架通过多个蛋白质桥连接到磷脂双层来稳定。由于其与锚蛋白和内收蛋白的相互作用，阴离子转运蛋白，带3（AE1），有助于突出这些桥梁。在以前的研究中，我们证明了一个暴露的环，包括残基175 - 185的带3（CDB3）的胞质结构域构成了一个关键的锚定带3上的对接位点。在本文中，我们证明了一个相邻的环，包括CDB3的残基63 - 73，也是锚蛋白结合所必需的。支持这一假设的数据包括：1）后一个环中残基的缺失或突变消除了锚蛋白结合，而不影响cdB3结构或其其他功能，2）cdB3与锚蛋白的结合通过与环肽的竞争而被抑制，3）环肽重新密封到红细胞血影中改变了膜的形态和稳定性。为了进一步表征CDB3-锚蛋白相互作用，我们使用分子对接软件和D3D4-锚蛋白和CDB3的晶体结构鉴定了它们的界面接触位点。相互作用的最佳拟合揭示了两种蛋白质之间的多个盐桥和疏水接触。最重要的离子对相互作用是：i）cdB3 K69与锚蛋白E645，ii）cdB3 E72与锚蛋白K611，和iii）cdB3 D183与锚蛋白N601和Q634。锚蛋白上上述四个残基的突变产生了具有天然CD谱的锚蛋白，但对CDB 3的亲和力很小或没有。这些数据更详细地定义了cdB3和锚蛋白之间的对接界面。
The red cell membrane is stabilized by a spectrin/actin-based cortical cytoskeleton connected to the phospholipid-bilayer via multiple protein bridges. By virtue of its interaction with ankyrin and adducin, the anion transporter, band 3 (AE1), contributes prominently to these bridges. In a previous study, we demonstrated that an exposed loop comprising residues 175–185 of the cytoplasmic domain of band 3 (cdB3) constitutes a critical docking site for ankyrin on band 3. In this paper, we demonstrate that an adjacent loop, comprising residues 63–73 of cdB3, is also essential for ankyrin binding. Data in support of this hypothesis include: 1) deletion or mutation of residues within the latter loop abrogates ankyrin binding without affecting cdB3 structure or its other functions, 2) association of cdB3 with ankyrin is inhibited by competition with the loop peptide, and 3) resealing of the loop peptide into erythrocyte ghosts alters membrane morphology and stability. To characterize cdB3-ankyrin interaction further, we identified their interfacial contact sites using molecular docking software and the crystal structures of D3D4-ankyrin and cdB3. The best fit for the interaction reveals multiple salt bridges and hydrophobic contacts between the two proteins. The most important ion pair interactions are: i) cdB3 K69 to ankyrin E645, ii) cdB3 E72 to ankyrin K611, and iii) cdB3 D183 to ankyrin N601 and Q634. Mutation of the above four residues on ankyrin yielded an ankyrin with native CD spectrum, but little or no affinity for cdB3. These data define the docking interface between cdB3 and ankyrin in greater detail.
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