Intramembrane ionic protein-lipid interaction regulates integrin structure and function.
Intramembrane ionic protein-lipid interaction regulates integrin structure and function.
复制标题
膜内离子蛋白与脂质相互作用调节整合素结构和功能
DOI：
10.1371/journal.pbio.2006525
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发表时间：
2018-11
期刊：
影响因子：
9.8
通讯作者：
Xu C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Guo J;Zhang Y;Li H;Chu H;Wang Q;Jiang S;Li Y;Shen H;Li G;Chen J;Xu C
蛋白质跨膜结构域（TMDs）通常是疏水的，但我们的生物信息学分析表明，许多TMDs在末端区域含有基本残基。这些膜浮潜碱性残留物的生理功能在很大程度上是不清楚的。在这里，我们发现整合素αLβ2（也称为淋巴细胞功能相关抗原1 [LFA-1]）中的膜-浮潜Lys残基通过与T细胞中的酸性磷脂和钙离子（Ca2+）的离子相互作用调节跨膜异二聚体的形成和整合素的粘附。保守的赖氨酸的氨基与酸性磷脂的磷酸基离子相互作用，稳定α - l - β2跨膜结合，从而使整联素保持低亲和力构象。细胞内Ca2+利用其电荷直接破坏这种离子相互作用，导致跨膜分离和随后的细胞外结构域扩展，以增加粘附活性。这种Ca2+介导的调节是独立于典型的Ca2+信号或整合素内外信号。因此，我们的工作展示了膜内离子蛋白-脂质相互作用的重要性，并提供了整合素激活的新机制。
Protein transmembrane domains (TMDs) are generally hydrophobic, but our bioinformatics analysis shows that many TMDs contain basic residues at terminal regions. Physiological functions of these membrane-snorkeling basic residues are largely unclear. Here, we show that a membrane-snorkeling Lys residue in integrin αLβ2 (also known as lymphocyte function-associated antigen 1 [LFA-1]) regulates transmembrane heterodimer formation and integrin adhesion through ionic interplay with acidic phospholipids and calcium ions (Ca2+) in T cells. The amino group of the conserved Lys ionically interacts with the phosphate group of acidic phospholipids to stabilize αLβ2 transmembrane association, thus keeping the integrin at low-affinity conformation. Intracellular Ca2+ uses its charge to directly disrupt this ionic interaction, leading to the transmembrane separation and the subsequent extracellular domain extension to increase adhesion activity. This Ca2+-mediated regulation is independent on the canonical Ca2+ signaling or integrin inside-out signaling. Our work therefore showcases the importance of intramembrane ionic protein–lipid interaction and provides a new mechanism of integrin activation.
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