Arrhythmia mutations in calmodulin can disrupt cooperativity of Ca<sup>2+</sup> binding and cause misfolding
Notice bibliographique
Résumé
Key points Mutations in the calmodulin protein (CaM) are associated with arrhythmia syndromes. This study focuses on understanding the structural characteristics of CaM disease mutants and their interactions with the voltage‐gated calcium channel CaV1.2. Arrhythmia mutations in CaM can lead to loss of Ca2+ binding, uncoupling of Ca2+ binding cooperativity, misfolding of the EF‐hands and altered affinity for the calcium channel. These results help us to understand how different CaM mutants have distinct effects on structure and interactions with protein targets to cause disease. Abstract Calmodulinopathies are life‐threatening arrhythmia syndromes that arise from mutations in calmodulin (CaM), a calcium sensing protein whose sequence is completely conserved across all vertebrates. These mutations have been shown to interfere with the function of cardiac ion channels, including the voltage‐gated Ca2+ channel CaV1.2 and the ryanodine receptor (RyR2), in a mutation‐specific manner. The ability of different CaM disease mutations to discriminate between these channels has been enigmatic. We present crystal structures of several C‐terminal lobe mutants and an N‐terminal lobe mutant in complex with the CaV1.2 IQ domain, in conjunction with binding assays and complementary structural biology techniques. One mutation (D130G) causes a pathological conformation, with complete separation of EF‐hands within the C‐lobe and loss of Ca2+ binding in EF‐hand 4. Another variant (Q136P) has severely reduced affinity for the IQ domain, and shows changes in the CD spectra under Ca2+‐saturating conditions when unbound to the IQ domain. Ca2+ binding to a pair of EF‐hands normally proceeds with very high cooperativity, but we found that N98S CaM can adopt different conformations with either one or two Ca2+ ions bound to the C‐lobe, possibly disrupting the cooperativity. An N‐lobe variant (N54I), which causes severe stress‐induced arrhythmia, does not show any major changes in complex with the IQ domain, providing a structural basis for why this mutant does not affect function of CaV1.2. These findings show that different CaM mutants have distinct effects on both the CaM structure and interactions with protein targets, and act via distinct pathological mechanisms to cause disease.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
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.
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score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».