Cyclic dinucleotides bind the C-linker of HCN4 to control channel cAMP responsiveness

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作者
Marco Lolicato,Annalisa Bucchi,Cristina Arrigoni,Stefano Zucca,Marco Nardini,Indra Schroeder,Katie J. Simmons,Marco Aquila,Dario DiFrancesco,Martino Bolognesi,Frank Schwede,Dmitry Kashin,Colin W. G. Fishwick,A. Peter Johnson,Gerhard Thiel,Anna Moroni
出处
期刊:Nature Chemical Biology [Nature Portfolio]
卷期号:10 (6): 457-462 被引量:48
标识
DOI:10.1038/nchembio.1521
摘要

A cyclic dinucleotide binds to a ‘C-linker pocket’ of the HCN4 ion channel, a site that is distinct from the cyclic nucleotide binding site used for channel regulation. A small molecule found to interact with the C-linker pocket can antagonize cAMP regulation of the channel. cAMP mediates autonomic regulation of heart rate by means of hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels, which underlie the pacemaker current If. cAMP binding to the C-terminal cyclic nucleotide binding domain enhances HCN open probability through a conformational change that reaches the pore via the C-linker. Using structural and functional analysis, we identified a binding pocket in the C-linker of HCN4. Cyclic dinucleotides, an emerging class of second messengers in mammals, bind the C-linker pocket (CLP) and antagonize cAMP regulation of the channel. Accordingly, cyclic dinucleotides prevent cAMP regulation of If in sinoatrial node myocytes, reducing heart rate by 30%. Occupancy of the CLP hence constitutes an efficient mechanism to hinder β-adrenergic stimulation on If. Our results highlight the regulative role of the C-linker and identify a potential drug target in HCN4. Furthermore, these data extend the signaling scope of cyclic dinucleotides in mammals beyond their first reported role in innate immune system.

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