Multiscale molecular dynamics simulations predict arachidonic acid binding sites in human ASIC1a and ASIC3 transmembrane domains

酸敏离子通道 分子动力学 花生四烯酸 生物物理学 离子通道 化学 跨膜蛋白 跨膜结构域 蛋白质结构 生物化学 氨基酸 生物 计算化学 受体
作者
Anna Ananchenko,Maria Musgaard
出处
期刊:The Journal of General Physiology [The Rockefeller University Press]
卷期号:155 (3) 被引量:1
标识
DOI:10.1085/jgp.202213259
摘要

Acid-sensing ion channels (ASICs) play important roles in inflammatory pathways by conducting ions across the neuronal membrane in response to proton binding under acidic conditions. Recent studies have shown that ASICs can be modulated by arachidonic acid (AA), and, in the case of the ASIC3 subtype, even activated by AA at physiological pH. However, the mechanism by which these fatty acids act on the channel is still unknown. Here, we have used multiscale molecular dynamics simulations to predict a putative, general binding region of AA to models of the human ASIC protein. We have identified, in agreement with recent studies, residues in the outer leaflet transmembrane region which interact with AA. In addition, despite their similar modulation, we observe subtle differences in the AA interaction pattern between human ASIC1a and human ASIC3, which can be reversed by mutating three key residues at the outer leaflet portion of TM1. We further probed interactions with these residues in hASIC3 using atomistic simulations and identified possible AA coordinating interactions; salt bridge interactions of AA with R65hASIC3 and R68hASIC3 and AA tail interactions with the Y58hASIC3 aromatic ring. We have shown that longer fatty acid tails with more double bonds have increased relative occupancy in this region of the channel, a finding supported by recent functional studies. We further proposed that the modulatory effect of AA on ASIC does not result from changes in local membrane curvature. Rather, we speculate that it may occur through structural changes to the ion channel upon AA binding.

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