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(Referência obtida automaticamente do Web of Science, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores.)

CALX-CBD1 Ca2+-Binding Cooperativity Studied by NMR Spectroscopy and ITC with Bayesian Statistics

Texto completo
Autor(es):
Cardoso, Marcus V. C. [1, 2] ; Rivera, Jose D. [1] ; Vitale, Phelipe A. M. [1] ; Degenhardt, Maximilia F. S. [3] ; Abiko, Layara A. [1, 4] ; Oliveira, Cristiano L. P. [3] ; Salinas, Roberto K. [1]
Número total de Autores: 7
Afiliação do(s) autor(es):
[1] Univ Sao Paulo, Inst Chem, Dept Biochem, Sao Paulo - Brazil
[2] Univ Fed Ouro Preto, Dept Chem, Ouro Preto - Brazil
[3] Univ Sao Paulo, Dept Expt Phys, Inst Phys, Sao Paulo - Brazil
[4] Univ Basel, Biozentrum, Struct Biol & Biophys, Basel - Switzerland
Número total de Afiliações: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: BIOPHYSICAL JOURNAL; v. 119, n. 2, p. 337-348, JUL 21 2020.
Citações Web of Science: 0
Resumo

The Na+/Ca2+ exchanger of Drosophila melanogaster, CALX, is the main Ca2+ -extrusion mechanism in olfactory sensory neurons and photoreceptor cells. Na+/Ca2+ exchangers have two Ca2+ sensor domains, CBD1 and CBD2. In contrast to the mammalian homologs, CALX is inhibited by Ca2+ binding to CALX-CBD1, whereas CALX-CBD2 does not bind Ca2+ at physiological concentrations. CALX-CBD1 consists of beta-sandwich and displays four Ca2+ -binding sites at the tip of the domain. In this study, we used NMR spectroscopy and isothermal titration calorimetry (ITC) to investigate the cooperativity of Ca2+ binding to CALX-CBD1. We observed that this domain binds Ca2+ in the slow exchange regime at the NMR chemical shift timescale. Ca2+ binding restricts the dynamics in the Ca2+-binding region. Experiments of N-15 chemical exchange saturation transfer and N-15 R(2 )dispersion allowed the determination of Ca2+ dissociation rates (similar to 30 s(-1)). NMR titration curves of residues in the Ca2+ binding region were sigmoidal because of the contribution of chemical exchange to transverse magnetization relaxation rates, R-2. Hence, a novel, to our knowledge, approach to analyze NMR titration curves was proposed. Ca2+-binding cooperativity was examined assuming two different stoichiometric binding models and using a Bayesian approach for data analysis. Fittings of NMR and ITC binding curves to the Hill model yielded n(Hill )similar to 2.9, near maximal cooperativity (n(Hill) = 4). By assuming a step-wise model to interpret the ITC data, we found that the probability of binding from 2 up to 4 Ca2+ is approximately three orders of magnitude higher than that of binding a single Ca2+. Hence, four Ca2+ ions bind almost simultaneously to CALX-CBD1. Cooperative Ca2+ binding is key to enable this exchanger to efficiently respond to changes in the intracellular Ca2+ concentration in sensory neuronal cells. (AU)

Processo FAPESP: 09/53989-4 - EMU: aquisição de espectrômetro de ressonância magnética nuclear para estudos de biomoléculas
Beneficiário:Raghuvir Krishnaswamy Arni
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
Processo FAPESP: 18/21450-8 - Estudos de Cryo-EM sobre os sistemas de secreção Tipo IV Xanthomonadaceae
Beneficiário:Jose David Rivera Echeverri
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 17/05614-8 - Trocadores de Na+/Ca2+: relação entre estrutura e função
Beneficiário:Phelipe Augusto Mariano Vitale
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Processo FAPESP: 16/17375-5 - Estudos de dinâmica de proteínas por ressonância magnética nuclear em solução
Beneficiário:Marcus Vinícius Cangussu Cardoso
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Processo FAPESP: 16/07490-1 - Estudos estruturais acerca do trocador de Na+/Ca2+ e de proteínas do vírus Zika por espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear em solução
Beneficiário:Roberto Kopke Salinas
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 17/06394-1 - EMU concedido no processo 2014/22136-4: calorímetro de titulação isotérmica (ITC) para determinação dos parâmetros termodinâmicos de interações moleculares
Beneficiário:Omar Abou El Seoud
Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários