DeSiphering receptor core-induced and ligand-dependent conformational changes in arrestin via genetic encoded trimethylsilyl (1)H-NMR probe.
DeSiphering receptor core-induced and ligand-dependent conformational changes in arrestin via genetic encoded trimethylsilyl (1)H-NMR probe.
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通过基因编码的三甲基甲硅烷基 (1)H-NMR 探针，DeSiphering 受体核心诱导的和配体依赖性的抑制蛋白构象变化。
DOI：
10.1038/s41467-020-18433-5
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发表时间：
2020-09-25
影响因子：
16.6
通讯作者：
Sun JP
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu Q;He QT;Lyu X;Yang F;Zhu ZL;Xiao P;Yang Z;Zhang F;Yang ZY;Wang XY;Sun P;Wang QW;Qu CX;Gong Z;Lin JY;Xu Z;Song SL;Huang SM;Guo SC;Han MJ;Zhu KK;Chen X;Kahsai AW;Xiao KH;Kong W;Li FH;Ruan K;Li ZJ;Yu X;Niu XG;Jin CW;Wang J;Sun JP
利用核磁共振波谱技术表征膜蛋白信号复合物的动态构象变化仍然具有挑战性。在这里，我们报道了4-三甲基硅基苯丙氨酸（TMSiPhe）通过遗传密码扩增进入蛋白质的位点特异性结合。晶体学分析揭示了tmsiphee特异性氨基酰基tRNA合成酶活性位点的结构变化，以选择性地容纳三甲基硅基（TMSi）基团。独特的上场1H-NMR化学位移和tmsihe的高效结合，使得仅使用5 μM蛋白和20 min的光谱积累时间，就可以表征磷-β2肾上腺素能受体/ β-arr1 （β-arr1）膜蛋白信号复合物的多种构象状态。我们进一步表明，细胞外配体通过直接的受体跨膜核相互作用诱导位于β-arr1极性核或ERK相互作用位点的构象变化。这些观察结果提供了直接描述和关键机制的见解，即多种受体配体能够诱导不同功能相关的阻滞蛋白构象变化。利用核磁共振光谱技术表征膜蛋白复合物的动态构象变化仍然具有挑战性。本文作者报道了4-三甲基硅基苯丙氨酸（TMSiPhe）位点特异性结合到蛋白质中，从而表征了磷酸化-β2肾上腺素能受体/β-阻滞蛋白-1复合物对不同受体配体的反应的多种构象状态。
Characterization of the dynamic conformational changes in membrane protein signaling complexes by nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy remains challenging. Here we report the site-specific incorporation of 4-trimethylsilyl phenylalanine (TMSiPhe) into proteins, through genetic code expansion. Crystallographic analysis revealed structural changes that reshaped the TMSiPhe-specific amino-acyl tRNA synthetase active site to selectively accommodate the trimethylsilyl (TMSi) group. The unique up-field 1H-NMR chemical shift and the highly efficient incorporation of TMSiPhe enabled the characterization of multiple conformational states of a phospho-β2 adrenergic receptor/β-arrestin-1(β-arr1) membrane protein signaling complex, using only 5 μM protein and 20 min of spectrum accumulation time. We further showed that extracellular ligands induced conformational changes located in the polar core or ERK interaction site of β-arr1 via direct receptor transmembrane core interactions. These observations provided direct delineation and key mechanism insights that multiple receptor ligands were able to induce distinct functionally relevant conformational changes of arrestin. Characterization of dynamic conformational changes in membrane protein complexes by NMR spectroscopy remains challenging. Here authors report the site-specific incorporation of 4-trimethylsilyl phenylalanine (TMSiPhe) into proteins, which enabled the characterization of multiple conformational states of a phospho-β2 adrenergic receptor/β-arrestin-1 complex in response to different receptor ligands.
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