The second PI(3,5)P2 binding site in the S0 helix of KCNQ1 stabilizes PIP2-at the primary PI1 site with potential consequences on intermediate-to-open state transition.

Dellin M; Rohrbeck I; Asrani P; Schreiber JA; Ritter N; Glorius F; Wünsch B; Budde T; Temme L; Strünker T; Stallmeyer B; Tüttelmann F; Meuth SG; Spehr M; Matschke J; Steinbicker A; Gatsogiannis C; Stoll R; Strutz-Seebohm N; Seebohm G

Forschungsartikel (Zeitschrift) | Peer reviewed

Zusammenfassung

The Phosphatidylinositol 3-phosphate 5-kinase Type III PIKfyve is the main source for selectively generated phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate (PI(3,5)P2), a known regulator of membrane protein trafficking. PI(3,5)P2 facilitates the cardiac KCNQ1/KCNE1 channel plasma membrane abundance and therewith increases the macroscopic current amplitude. Functional-physical interaction of PI(3,5)P2 with membrane proteins and its structural impact is not sufficiently understood. This study aimed to identify molecular interaction sites and stimulatory mechanisms of the KCNQ1/KCNE1 channel via the PIKfyve-PI(3,5)P2 axis. Mutational scanning at the intracellular membrane leaflet and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy identified two PI(3,5)P2 binding sites, the known PIP2 site PS1 and the newly identified N-terminal α-helix S0 as relevant for functional PIKfyve effects. Cd2+ coordination to engineered cysteines and molecular modeling suggest that repositioning of S0 stabilizes the channel s open state, an effect strictly dependent on parallel binding of PI(3,5)P2 to both sites.

Details zur Publikation

FachzeitschriftBiological Chemistry
Jahrgang / Bandnr. / Volume404
Ausgabe / Heftnr. / Issue4
Seitenbereich241-254
StatusVeröffentlicht
Veröffentlichungsjahr2023 (28.03.2023)
Sprache, in der die Publikation verfasst istEnglisch
DOI10.1515/hsz-2022-0247
Link zum Volltexthttps://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.1515/hsz-2022-0247/html
StichwörterPhosphatidylinositol 4,5-Diphosphate; KCNQ1 Potassium Channel; Binding Sites; Mutation; Cell Membrane

Autor*innen der Universität Münster

Budde, Thomas
Institut für Physiologie I
Gatsogiannis, Christos
Center for Soft Nanoscience (SoN) (SoN)
Glorius, Frank
Professur für Organische Chemie (Prof. Glorius)
Ritter, Nadine
Institut für Genetik von Herzerkrankungen (IfGH)
Schreiber, Julian Alexander
Professur für Pharmazeutische Chemie (Prof. Wünsch)
Seebohm, Guiscard
Department für Kardiologie und Angiologie
Münster Graduate School of Evolution (MGSE)
Stallmeyer, Birgit Annemarie
Institut für Genetik von Herzerkrankungen (IfGH)
Strünker, Timo
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Strutz-Seebohm, Nathalie
Institut für Genetik von Herzerkrankungen (IfGH)
Temme, Louisa
Professur für Pharmazeutische Chemie (Prof. Wünsch)
Tüttelmann, Frank
Institut für Reproduktionsgenetik
Wünsch, Bernhard
Professur für Pharmazeutische Chemie (Prof. Wünsch)