Structure and function of the human mitochondrial MRS2 channel

离子通道 生物物理学 线粒体 细胞生物学 功能(生物学) 膜电位 化学 选择性拼接 生物 生物化学 基因亚型 基因 受体
作者
He Zhihui,Yung-Chi Tu,Chen-Wei Tsai,Jonathan W. Mount,Jingying Zhang,Ming-Feng Tsai,Peng Yuan
标识
DOI:10.1101/2023.08.12.553106
摘要

Abstract The human Mitochondrial RNA Splicing 2 protein (MRS2) has been implicated in Mg 2+ transport across mitochondrial inner membranes, thus playing an important role in Mg 2+ homeostasis critical for mitochondrial integrity and function. However, the molecular mechanisms underlying its fundamental channel properties such as ion selectivity and regulation remain unclear. Here, we present structural and functional investigation of MRS2. Cryo-electron microscopy structures in various ionic conditions reveal a pentameric channel architecture and the molecular basis of ion permeation and potential regulation mechanisms. Electrophysiological analyses demonstrate that MRS2 is a Ca 2+ -regulated, non-selective channel permeable to Mg 2+ , Ca 2+ , Na + and K + , which contrasts with its prokaryotic ortholog, CorA, operating as a Mg 2+ -gated Mg 2+ channel. Moreover, a conserved arginine ring within the pore of MRS2 functions to restrict cation movements, likely preventing the channel from collapsing the proton motive force that drives mitochondrial ATP synthesis. Together, our results provide a molecular framework for further understanding MRS2 in mitochondrial function and disease.

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