Crystallographic, kinetic, and calorimetric investigation of PKA interactions with L-type calcium channels and Rad GTPase
Notice bibliographique
Résumé
Abstract β-adrenergic signalling leads to activation of cAMP-dependent protein kinase (PKA), which can regulate the activity of L-type voltage-gated calcium channels (Ca V s) in multiple tissues. In Ca V 1.2, various sites have been proposed to be involved, including Ser1981 in the C-terminal tail. Its phosphorylation is linked to diabetes progression, synaptic plasticity, and the augmentation of Ca 2+ currents in smooth muscle. Its role in augmenting cardiac Ca 2+ currents has been heavily scrutinized, with alternative models including the sites Ser1718 and Ser1535. Recently, the GTPase Rad has been identified as a critical PKA target that mediates the augmentation of cardiac Ca V 1.2 currents upon its phosphorylation. However, it is unclear which of the four potential sites (Ser25, Ser38, Ser272, and Ser300) are favored by PKA. Using quantitative binding experiments and enzyme kinetics, we show that there are two Tiers of target sites, with Ca V 1.2 residue Ser1981 and Rad residues Ser25 and Ser272 forming Tier 1 substrates for PKA. The other sites form a second Tier, with PKA only showing minimal detectable activity. The Tier 1 substrates share a common feature with two arginine residues that anchor the peptide into the active site of PKA. We report crystal structures of the PKA catalytic subunit (PKAc) with and without a Ca V 1.2 substrate that represent different successive conformations prior to product turnover. Different target sites utilize different anchoring residues, highlighting the plasticity of PKAc to recognize substrates. Summary Stress signals can alter the electrical properties of excitable cells. cAMP-dependent protein kinase A (PKA) is a key enzyme that is activated upon β-adrenergic stimulation and can alter the function of L-type voltage-gated calcium channels (Ca V s) in various tissues. There is a lot of controversy surrounding the exact recognition and specificity of PKA towards Ca V 1.2, a key calcium channel located in neuronal, cardiac, and smooth muscle tissue, among others. Using a quantitative and unbiased approach, we determined the substrate specificities of PKA towards various sites in Ca V 1.2 and Rad, an inhibitory protein. Our work highlights two Tiers of substrates, suggesting a potential graded response. Using X-ray crystallography, we determined a high-resolution structure of PKA bound to its strongest target site in Ca V 1.2, showing how PKA undergoes multiple structural transitions towards binding and how it makes use of a unique anchoring residue.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| 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 ».