Disulfide isomerization reactions in titin immunoglobulin domains enable a mode of protein elasticity.
Disulfide isomerization reactions in titin immunoglobulin domains enable a mode of protein elasticity.
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DOI：
10.1038/s41467-017-02528-7
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发表时间：
2018-01-12
影响因子：
16.6
通讯作者：
Alegre-Cebollada J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Giganti D;Yan K;Badilla CL;Fernandez JM;Alegre-Cebollada J
肌联蛋白对机械力的反应是心脏功能的主要决定因素。当置于拉力下时，肌联蛋白的非结构化区域展开，而其免疫球蛋白（IG）结构域展开并延伸。使用单分子原子力显微镜，我们表明，二硫键异构化反应内IG域使肌联蛋白弹性的第三种机制。IG结构域的氧化导致非典型的二硫键，该二硫键抑制蛋白，同时使力触发的异构化反应能够达到结构域的更扩展的状态。使用序列和结构分析，我们表明，21%的肌联蛋白的I带IG域包含一个保守的半胱氨酸三联体，可以从事二硫键异构化反应。我们建议，肌细胞的氧化还原状态的不平衡，可以通过肌联蛋白结构域的氧化状态的改变对肌节的机械性能产生直接的后果。肌联蛋白通过解旋和展开调节肌细胞的刚度，但这两个过程不能完全解释其弹性。在这里，作者使用原子力显微镜来研究肌联蛋白二硫键的性质，表明二硫键异构化代表了肌联蛋白弹性的第三种模式。
The response of titin to mechanical forces is a major determinant of the function of the heart. When placed under a pulling force, the unstructured regions of titin uncoil while its immunoglobulin (Ig) domains unfold and extend. Using single-molecule atomic force microscopy, we show that disulfide isomerization reactions within Ig domains enable a third mechanism of titin elasticity. Oxidation of Ig domains leads to non-canonical disulfide bonds that stiffen titin while enabling force-triggered isomerization reactions to more extended states of the domains. Using sequence and structural analyses, we show that 21% of titin’s I-band Ig domains contain a conserved cysteine triad that can engage in disulfide isomerization reactions. We propose that imbalance of the redox status of myocytes can have immediate consequences for the mechanical properties of the sarcomere via alterations of the oxidation state of titin domains. Titin regulates myocyte stiffness through uncoiling and unfolding but these two processes cannot fully explain its elasticity. Here, the authors use atomic force microscopy to study the properties of titin disulfide bonds, showing that disulfide isomerization represents a third mode of titin elasticity.
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影响因子：
64.5
作者：
Alegre-Cebollada J;Kosuri P;Giganti D;Eckels E;Rivas-Pardo JA;Hamdani N;Warren CM;Solaro RJ;Linke WA;Fernández JM
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Fernández JM
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