水和氯化物作為WNK激酶滲透感知的致敏抑制劑

핵심 개념

水和氯化物可以通過結合到WNK激酶的非活性二聚體構型來抑制其活性。

초록

本文探討了WNK激酶的滲透感知機制。WNK激酶的非磷酸化形式(uWNK)呈現非對稱二聚體構型,其活性中心存在兩個保守的水分子網絡(CWN1和CWN2)。當滲透壓調節劑PEG400作用於uWNK1晶體時,會導致二聚體解離和構型變化,破壞CWN1、CWN2以及氯化物結合位點。

通過對WNK3和WNK1中CWN1周圍保守帶電殘基的突變分析,發現一些突變體(如WNK3/E314A和WNK1/E388A)具有更高的自磷酸化活性和較低的氯化物敏感性,支持CWN1在WNK抑制中的作用。而另一些突變體則表現出較低的活性和更強的氯化物敏感性。

WNK3/E314A晶體結構顯示,該突變體的構型變化與PEG400誘導的變化類似,進一步支持水分子在WNK調控中的重要作用。總的來說,本文提出水分子可能作為WNK的致敏性配體,調節其二聚體-單體平衡和活性。

통계

在uWNK1中,CWN1由14個水分子組成,其中9個在兩個晶體結構(6CN9和5DRB)中保守。
PEG400處理後,uWNK1中CWN1僅剩5個保守水分子,與活性磷酸化WNK1(5W7T)的水分子數量相當。
WNK3/E314A和WNK1/E388A突變體的自磷酸化活性高於野生型,且對氯化物的抑制作用較弱。
一些WNK3突變體(如D279N、M301A和Y346F)表現出較低的活性和更強的氯化物敏感性。

인용구

"水和氯化物調節WNK1和WNK3激酶域的自磷酸化和活性。"
"CWN1周圍的帶電殘基突變可以增強或降低WNK的活性,支持CWN1在WNK抑制中的作用。"
"WNK3/E314A晶體結構的構型變化與PEG400誘導的變化類似,進一步支持水分子在WNK調控中的重要作用。"

핵심 통찰 요약

Water and chloride as allosteric inhibitors in WNK kinase osmosensing

by Goldsmith,E.... 게시일 www.biorxiv.org 08-31-2023

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.08.29.555411v2

더 깊은 질문

水分子在其他滲透感知蛋白中是否也扮演類似的角色?

水分子在許多滲透感知蛋白中確實扮演著類似的角色。這些蛋白質通常依賴於水的存在來維持其結構和功能，並且水分子可以作為調節因子，影響蛋白質的活性。例如，在某些離子通道和轉運蛋白中，水分子可能參與形成水合通道，這對於離子的通過至關重要。此外，水分子還可以通過影響蛋白質的構象變化來調節其活性，類似於WNK激酶中的CWN1水網絡。因此，水的動態行為和其與蛋白質的相互作用在滲透感知和調控中是非常重要的。

如果破壞CWN1的水分子網絡,會對WNK的生理功能產生什麼影響?

破壞CWN1的水分子網絡將對WNK的生理功能產生顯著影響。CWN1的水分子網絡在維持WNK激酶的非活性二聚體狀態中起著關鍵作用，這意味著水分子的存在有助於穩定不活躍的構象。如果這個水網絡被破壞，WNK激酶可能會轉變為活性單體，導致自磷酸化活性增加，進而影響細胞內的離子平衡和滲透壓調控。這種改變可能會導致高鉀血症或高血壓等生理問題，因為WNK激酶在調節鈉鉀氯共轉運蛋白的活性中扮演著重要角色。

WNK激酶的滲透感知機制是否可以應用於其他離子通道或轉運蛋白的調控?

WNK激酶的滲透感知機制確實可以應用於其他離子通道或轉運蛋白的調控。WNK激酶的研究顯示，水分子和滲透壓的變化可以通過影響蛋白質的構象來調節其活性，這一原理同樣適用於其他類型的膜蛋白。例如，某些離子通道在細胞內外的滲透壓變化時會改變其開關狀態，從而調節離子的流動。這表明，通過理解WNK激酶的滲透感知機制，科學家可以探索如何利用類似的機制來調控其他離子通道和轉運蛋白的功能，進而影響細胞的生理狀態和反應。