Force-dependent allostery of the α-catenin actin-binding domain controls adherens junction dynamics and functions.
Force-dependent allostery of the α-catenin actin-binding domain controls adherens junction dynamics and functions.
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α-catenin肌动蛋白结合结构域的力依赖性变构控制着粘附的连接动力学和功能。
DOI：
10.1038/s41467-018-07481-7
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发表时间：
2018-11-30
影响因子：
16.6
通讯作者：
Ikura M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ishiyama N;Sarpal R;Wood MN;Barrick SK;Nishikawa T;Hayashi H;Kobb AB;Flozak AS;Yemelyanov A;Fernandez-Gonzalez R;Yonemura S;Leckband DE;Gottardi CJ;Tepass U;Ikura M
α-连环蛋白是一种关键的机械传感器，它与 F-肌动蛋白形成力依赖性相互作用，从而将钙粘蛋白-连环蛋白复合物与粘附连接 (AJ) 处的肌动蛋白细胞骨架耦合。然而，α-连环蛋白在张力下与 F-肌动蛋白结合的分子机制仍然难以捉摸。在这里，我们证明 α-连环蛋白肌动蛋白结合结构域 (αcat-ABD) 的 α1 螺旋是调节张力依赖性 F-肌动蛋白结合和捆绑的机械传感基序。含有 α1 螺旋解折叠突变 (H1) 的 αcat-ABD 在体外显示出与 F-肌动蛋白的结合增强。尽管全长 α-连环蛋白-H1 可以生成抵抗机械破坏的上皮单层，但它无法支持体内正常的 AJ 调节。结构和模拟分析表明 α1 螺旋变构控制肌动蛋白结合残基 V796 动力学。 αcat-ABD-H1 同二聚体的晶体结构表明 α-连环蛋白可以促进肌动蛋白成束，同时保持与 E-钙粘蛋白的结合。我们提出，αcat-ABD 的力依赖性变构调节促进与 F-肌动蛋白的动态相互作用，参与组织形态发生过程中的肌动蛋白成束、钙粘蛋白聚类和 AJ 重塑。由连环蛋白-钙粘蛋白复合物介导的细胞间粘附在将机械力转化为生理反应方面发挥着关键作用。在这里，作者定义了一种通过 α-连环蛋白的肌动蛋白结合域动态调节的力依赖性钙粘蛋白-肌动蛋白连接机制。
α-catenin is a key mechanosensor that forms force-dependent interactions with F-actin, thereby coupling the cadherin-catenin complex to the actin cytoskeleton at adherens junctions (AJs). However, the molecular mechanisms by which α-catenin engages F-actin under tension remained elusive. Here we show that the α1-helix of the α-catenin actin-binding domain (αcat-ABD) is a mechanosensing motif that regulates tension-dependent F-actin binding and bundling. αcat-ABD containing an α1-helix-unfolding mutation (H1) shows enhanced binding to F-actin in vitro. Although full-length α-catenin-H1 can generate epithelial monolayers that resist mechanical disruption, it fails to support normal AJ regulation in vivo. Structural and simulation analyses suggest that α1-helix allosterically controls the actin-binding residue V796 dynamics. Crystal structures of αcat-ABD-H1 homodimer suggest that α-catenin can facilitate actin bundling while it remains bound to E-cadherin. We propose that force-dependent allosteric regulation of αcat-ABD promotes dynamic interactions with F-actin involved in actin bundling, cadherin clustering, and AJ remodeling during tissue morphogenesis. Cell-cell adhesion mediated by catenin-cadherin complexes plays a critical role in translating the mechanical forces into physiological responses. Here the authors define a mechanism of force-dependent cadherin-actin linkage dynamically regulated through the actin-binding domain of α-catenin.
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Escobar, David J.;Desai, Ridhdhi;Gottardi, Cara J.
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Gottardi, Cara J.
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10.1107/s0907444904019158
发表时间：
2004-12-01
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Emsley, P;Cowtan, K
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DOI：
10.1098/rspb.1988.0038
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1988-06-22
期刊：
PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY SERIES B-BIOLOGICAL SCIENCES
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DEMBO, M;TORNEY, DC;HAMMER, D
通讯作者：
HAMMER, D