Double Quantum Coherence EPR Reveals the Structure–Function Relationships of the Cardiac Troponin C–Troponin I Complex Regulated by Ca2+ Ions and a Phosphomimetic


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Troponin (Tn) is a protein that consists of three subunits, troponin C (TnC), troponin I (TnI), and troponin T (TnT), and Tn controls cardiac muscle contraction by calcium ion binding and phosphorylation. The Ca2+-binding site is the E–F hand motif (C helix–loop–D helix) in the N-terminal domain of TnC, and the structural transition induced by Ca2+ is the opening of these helices and the interaction with TnI, probably at the A and B helices. In this paper, we studied structural changes in the TnC–TnI binary complex on Ca2+ binding by double quantum coherence (DQC) distance measurements. We used a binary complex of the cardiac troponin C and I (cTnC and cTnI) complexes, chose four positions of nitroxide spin label at helices A, B, C, and D in the N-terminal domain and chose the E helix in the C-terminal domain as the reference position to study the structural changes on Ca2+ addition. The label positions were (A22C/S98C), (M47C/S98C), (Q58C/S98C), and (C84/S98C) for the A, B, C, and D helices, respectively. The effects of phosphorylation of the cardiac-specific N-terminal region of cTnI were studied using a phosphomimetic cTnI mutant. Analysis of the modulation of the DQC echo signals provided the distribution of the spin–spin distance. The distances averaged over the distribution showed that the labels on the A, B, and C helices decreased, i.e., moved to the E helix, on Ca2+ binding, while the distance of the label on the D helix showed almost no change. Shoulders and/or small separate peaks were observed in the shape of the distribution and were analyzed as the sum of a few Gaussian functions. The Gaussian functions were grouped into two components, components 1 and 2, at the longer and shorter distances, respectively, separated by 0.7–1.5 nm. The fractions of component 2 were ca. 0.1–0.2 in the Ca2+-free state and increased by 0.2–0.3 on Ca2+ addition, suggesting that the increase in component 2 is related to physiological control of cardiac muscle contraction. The phosphomimetic-modification effects on the Ca2+-induced changes of the fraction of components and the distances of the C- and D-helix labels are small. On the other hand, in the A and B helices, there are significant effects on the Ca2+-induced changes in the distances of the components. The different behaviors of A/B and C/D helices support the current model of the phosphorylation effects in which both N-terminal region and regulatory domain of cTnI interact with the A and B helices of cTnC.

Об авторах

Jun Abe

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

Email: yohba@tagen.tohoku.ac.jp
Япония, Katahira 2-1-1, Aoba-ku, Sendai, 980-8577

Shoji Ueki

Kagawa School of Pharmaceutical Sciences, Tokushima Bunri University

Email: yohba@tagen.tohoku.ac.jp
Япония, Shido 1314-1, Sanuki, Kagawa, 769-2193

Seigo Yamauchi

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

Email: yohba@tagen.tohoku.ac.jp
Япония, Katahira 2-1-1, Aoba-ku, Sendai, 980-8577

Toshiaki Arata

Department of Biological Sciences, Graduate School of Science, Osaka University; Department of Biology, Graduate School of Science, Osaka City University

Автор, ответственный за переписку.
Email: arata@sci.osaka-cu.ac.jp
Япония, Machikaneyama 1-1, Toyonaka, Osaka, 560-0043; Sugimoto 3-3-138, Osaka, Osaka, 558-8585

Yasunori Ohba

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

Автор, ответственный за переписку.
Email: yohba@tagen.tohoku.ac.jp
Япония, Katahira 2-1-1, Aoba-ku, Sendai, 980-8577

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Springer-Verlag GmbH Austria, part of Springer Nature, 2018

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».