The Structure in Solution of Fibronectin Type III Domain 14 Reveals Its Synergistic Heparin Binding Site.
The Structure in Solution of Fibronectin Type III Domain 14 Reveals Its Synergistic Heparin Binding Site.
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纤连蛋白 III 型结构域 14 的溶液结构揭示了其协同肝素结合位点
DOI：
10.1021/acs.biochem.8b00771
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Stoll R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhong X;Arnolds O;Krenczyk O;Gajewski J;Pütz S;Herrmann C;Stoll R
纤连蛋白是细胞外基质的大的多结构域蛋白，其具有两个肝素结合位点Hep-I和Hep-II，其支持黑素瘤和神经母细胞瘤细胞的肝素依赖性粘附[Barkalow，F. J. B.，和施瓦茨堡，J.E.（1991）J.Biol.Chem.266，7812-7818; McCarthy，J. B.，等人（1988）Biochemistry 27，1380-1388; Drake，S. L.，等人（1993）J.Biol.Chem.268，15859-15867]。在纤连蛋白Hep-II上更强的肝素/HS结合位点跨越纤连蛋白III型结构域12-14。先前的定点诱变、核磁共振（NMR）化学位移扰动和晶体学结构研究都同意主要肝素结合位点位于纤连蛋白III型结构域13的表面上[Ingham，K. C.的方法，等人（1993）Biochemistry 32，12548-12553; Sharma，A.，等人（1999）EMBO J. 18，1468-1479; Sachchidanand，L. O.，等人（2002）J.Biol.Chem.277，50629 - 50635]。然而，位于纤连蛋白III型结构域14上的肝素结合的“协同位点”仍然难以捉摸，因为实际的结合位点无法鉴定。使用NMR光谱和等温滴定量热法，我们在此表明肝素能够结合到由PRARI序列形成的纤连蛋白III型结构域14的阳离子“摇篮”，其参与整合素α4β 1相互作用[Mould，A. P.，和Humphries，M. J.（1991）EMBO J. 10，4089-4095]，以及在FN 14的最后两条β-链D和E之间包含残基KNNQKSE的柔性环。我们的数据显示，单个FN 14结构域以与单个结构域FN 13相似的亲和力结合硫酸化糖Dp 8和Reviparin [Breddin，H. K. 03 The Dog of the Woman（2002）药剂师3，173-182]。值得注意的是，通过引入FN 13的最后一条β链和FN III型结构域13和14之间的接头区域，肝素对NMR化学位移的扰动显著降低，特别是在PRARI位点。这表明纤连蛋白的Hep-II结合位点主要位于FN 13上，FN 14上的协同结合位点仅涉及KNNQKSE序列。
Fibronectin is a large multidomain protein of the extracellular matrix that harbors two heparin binding sites, Hep-I and Hep-II, which support the heparin-dependent adhesion of melanoma and neuroblastoma cells [Barkalow, F. J. B., and Schwarzbauer, J. E. (1991)J. Biol. Chem. 266, 7812–7818; McCarthy, J. B., et al. (1988)Biochemistry 27, 1380–1388; Drake, S. L., et al. (1993)J. Biol. Chem. 268, 15859–15867]. The stronger heparin/HS binding site on fibronectin, Hep-II, spans fibronectin type III domains 12–14. Previous site-directed mutagenesis, nuclear magnetic resonance (NMR) chemical shift perturbation, and crystallographic structural studies all agree that the main heparin binding site is located on the surface of fibronectin type III domain 13 [Ingham, K. C., et al. (1993)Biochemistry 32, 12548–12553; Sharma, A., et al. (1999)EMBO J. 18, 1468–1479; Sachchidanand, L. O., et al. (2002)J. Biol. Chem. 277, 50629−50635]. However, the “synergy site” for heparin binding located on fibronectin type III domain 14 remained elusive because the actual binding sites could not be identified. Using NMR spectroscopy and isothermal titration calorimetry, we show here that heparin is able to bind to a cationic ‘cradle’ of fibronectin type III domain 14 formed by the PRARI sequence, which is involved in the integrin α4β1interaction [Mould, A. P., and Humphries, M. J. (1991)EMBO J. 10, 4089–4095], and to the flexible loop comprising residues KNNQKSE between the last two β-strands, D and E, of FN14. Our data reveal that the individual FN14 domain binds to the sulfated sugars Dp8 and Reviparin with affinities similar to those of the individual domain FN13 [Breddin, H. K. (2002)Expert Opin. Pharmacother. 3, 173–182]. It is noteworthy that by introduction of the last β-strand of FN13 and the linker region between FN type III domains 13 and 14, the perturbation of NMR chemical shifts by heparin is significantly reduced, especially at the PRARI site. This indicates that the Hep-II binding site of fibronectin is mainly located on FN13 and the synergistic binding site on FN14 involves only the KNNQKSE sequence.
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