Myosin S2- a strut or a spring? Structural and functional investigation of a "neglected" portion of the myosin molecule.

肌球蛋白 S2 - 支柱还是弹簧？

• 批准号: 5241440
• 负责人: Professor Dr. Ernst-Ludwig Florin
• 金额: --
• 依托单位: Center for Nonlinear Dynamics
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1999-12-31 至 2003-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5241440?language=en
• 关键词: Myosin; S2; strut; spring; Structural

Muscle myosin is two-headed, and this two-headedness emerges as an important functional feature. Mutations in the linking segment of myosin, S2, cause familiar hypertrophic cardiomyopathy (FHC). Despite this functional and medical importance of this region, there is no high-resolution structural or functional characterisation of S2. The aim of this collaborative proposal is to investigate the myosin head-tail junction and S2 segment functionally and structurally, gaining information on the coupling and communicating element of the two-headed myosin-2. For this, we have elucidated the atomic structure of wild-type S2 and will now extend this to two FHC-associated mutations. We will then introduce wild-type and mutant S2 into recombinant HMM fragments. These mutant and wild-type HMM fragments will be investigated by biophysical methods including in-vitro motility assays and photonic force microscopy for changes in motor function, and passive mechanical properties of the linkage between the two heads and S2. This should help to understand whether S2 is a rigid strut or a flexible link, and how changes in this structure, either by disease-associated mutation or by interacting proteins, can influence the mechanics of myosin. Zusammenfassung: Das Myosin des Muskels ist doppelköpfig, und dies stellt sich zunehmend als wichtige funktionelle Eigenheit heraus. Mutationen im Verbindungsglied des Myosins, der S2-Region, verursachen erbliche hypertrophische Kardiomyopathie (FHC). Trotz der funktionellen und medizinischen Bedeutung der S2-Region gibt es keine hochaufgelöste strukturelle oder funktionelle Charakterisierung von S2. Das Ziel dieses Kollaborationsprojektes ist die funktionelle und strukturelle Untersuchung der "Kopf-Schwanz" Verbindung und des S2-Segmentes, um Informationen über die koppelnde und kommunizierende Funktion dieses Bereiches des doppelköpfigen Myosins zu erhalten. Hierzu wurden die atomaren Strukturen von S2 (Wildtyp) bestimmt; zwei FHC-Mutanten sollen das Bild nun vervollständigen. Diese Mutanten und native HMM-Fragmente werden dann durch biophysikalische Methoden, einschließlich des in-vitro Motility Assays und des Photonischen Kraftmikroskops, auf Veränderungen ihrer Motorfunktion und der passiven mechanischen Verbindung zwisc hen den zwei Köpfen und S2 untersucht werden. Dies soll klären, ob S2 eine starre Strebe oder eine flexible Verbindung darstellt, und wie Veränderungen dieser Struktur, durch krankheitsassoziierte Mutationen oder durch Proteininteraktionen, die Myosinmechanik beeinflussen können.

肌肉肌球蛋白是双头的，这种双头性是一个重要的功能特征。肌球蛋白连接片段S2的突变引起常见的肥厚型心肌病（FHC）。尽管该区域的功能和医学重要性，但S2没有高分辨率的结构或功能表征。这项合作计划的目的是研究肌球蛋白头-尾连接和S2段的功能和结构，获得双头肌球蛋白-2的偶联和通信元件的信息。为此，我们已经阐明了野生型S2的原子结构，现在将其扩展到两个FHC相关突变。然后，我们将野生型和突变体S2引入重组HMM片段中。这些突变体和野生型HMM片段将通过生物物理方法进行研究，包括体外运动试验和光子力显微镜检查运动功能的变化，以及两个头部和S2之间的连接的被动机械特性。这应该有助于了解S2是刚性支柱还是柔性连接，以及这种结构的变化（无论是通过疾病相关突变还是通过相互作用的蛋白质）如何影响肌球蛋白的力学。 因此：肌肉肌球蛋白是一种二重体，它具有独特的功能。S2区肌球蛋白变异导致肥厚性心肌病（FHC）。S2区的功能和医学基础并没有明显的结构或功能特征。这些协作项目是对“Kopf-Schwanz”联合和S2-Segmentes的功能和结构的研究，是对重复肌球蛋白联合和协作功能的信息化。Hierzu wurden die atomaren Strukturen von S2（Wildtyp）bestimmt; zwei FHC-Mutanten sollen das Bild nun vervolständigen.通过生物物理学方法、体外动力学试验和光动力学方法检测突变体和天然HMM-片段韦尔登，通过两个Köpfen和S2检测韦尔登来验证其运动功能和被动机制。这是一个非常明显的现象，因为S2是一个星形的Strebe或一个柔性的Verbindung darstelt，并且通过krankheitssassoziierte Mutationen或通过Proteininteraktionen，Myosinmechanik会影响到这个结构。