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Enregistrement W2956396183 · doi:10.1101/430835

Experimental and Computational Evidence for Self-Assembly of Mitochondrial UCP2 in Lipid Bilayers

2018· preprint· en· W2956396183 sur OpenAlexaff
Afshan Ardalan, Stephanie O. Uwumarenogie, Michael Fish, Shahin Sowlati‐Hashjin, Mikko Karttunen, Matthew D. Smith, Masoud Jelokhani‐Niaraki

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2018
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueLipid Membrane Structure and Behavior
Établissements canadiensWestern UniversityWilfrid Laurier University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésTetramerLipid bilayerChemistryMonomerBiophysicsCircular dichroismDimerMolecular dynamicsMembraneCrystallographyBiochemistryBiologyComputational chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT Uncoupling proteins (UCPs) are members of the mitochondrial carrier family (MCF) that transport protons across the inner mitochondrial membrane, thereby uncoupling electron transport from ATP synthesis. The stoichiometry of UCPs, and the possibility of co-existence of this protein as mono-meric and associated forms in lipid membranes remain an intriguing open question. In the current study, the tertiary structure of UCP2 was analyzed both experimentally and through molecular dynamics (MD) simulations. After recombinant expression of UCP2 in the inner membrane of E. coli , the protein was directly extracted from the bacterial membranes with a non-denaturing detergent and purified both as a pure monomer and as a mixture of monomers, dimers and tetramers. Both protein preparations were re-constituted in egg yolk lipid vesicles. Gel electrophoresis, circular dichroism spectroscopy and fluorescence methods were used to characterize the structure and the proton transport function of protein. UCP2 showed unique stable tetrameric forms in lipid bilayers. MD simulations using membrane lipids and principal component analysis support the experimental results and provided new molecular insights into the nature of noncovalent interactions in oligomeric UCP2. MD simulations indicate that UCP2 tetramers are asymmetric dimers of dimers, in which the interactions between the monomers forming the dimer are stronger than the interactions between the dimers within the tetramer. It is also shown that UCP2 has a specific tendency to form functional tetramers in lipid bilayers, capable of proton transport. The asymmetric nature of the UCP2 tetramer could act as a scaffold for regulating the activity of the monomeric units through cooperative intercommunication between these subunits. Under similar experimental conditions, the structurally comparable ADP/ATP carrier protein did not form tetramers in vesicles, implying that spontaneous tetramerization cannot be generalized to all MCF members. STATEMENT OF SIGNIFICANCE Self-assembly of membrane proteins plays a significant role in their biological function. In this article, both experimental and computational evidence are provided for spontaneous tetramerization of one of the mitochondrial uncoupling proteins (UCP2) in model lipid membranes. It is also shown that the tetrameric form of UCP2 is capable of proton transport, which leads to regulation of ATP synthesis in mitochondrion. Molecular dynamics simulations confirm the presence of asymmetric UCP2 tetramers as a potential scaffold for regulating the activity of the monomeric units through mutual intercommunication. The outcome of this study provides a solid ground for potential co-existence of monomeric and multimeric functional forms of UCPs that contributes to a deeper molecular insight into their structure and function.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,010

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0000,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0010,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,018
Tête enseignante GPT0,271
Écart entre enseignants0,253 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2018
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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