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Effects of ergosterol on the structure and activity of Neurospora mitochondrial porin in liposomes

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Abstract:

Mitochondrial porins (also known as voltage-dependent anion-selective channels (VDACs)) regulate and contribute to cellular metabolism. These proteins copurify with sterols, and some purified forms of the protein require sterol for insertion into planar artificial membranes. Recently, interactions between detergent-solubilized mitochondrial porins and sterols have been detected by NMR and spectroscopic methods, but the effects of sterols on pore function remained to be assessed. Therefore, in this work, a freeze-thaw technique was used to introduce recombinant Neurospora porin into liposomes containing, or lacking, the native fungal sterol ergosterol. In both types of liposomes, insertion of the protein converts it to a protease-resistant state and low levels of dimeric and trimeric forms are observed. There are only minor differences between the secondary structural components of the protein in the presence or absence of sterol. Ergosterol in proteoliposomes alters their osmotic responses to sucrose, possibly due to increased membrane rigidity or interactions with the protein that were not revealed by the methods used in this study. The presence of ergosterol is associated with an increased change in conformation and loss of function of liposome-embedded porin at high temperature. Taken with other evidence for direct interactions of sterols with porins, these results support a link between these two molecules in mitochondrial membrane activity.

Les porines mitochondriales (VDAC) régulent et contribuent au métabolisme cellulaire. Ces protéines sont co-purifiées avec des stérols, et quelques formes purifiées de la protéine requièrent la présence de stérol pour s’insérer dans des membranes artificielles planaires. Récemment, des interactions entre les porines mitochondriales solubilisées par des détergents et les stérols ont été détectées par RMN et par des méthodes spectroscopiques, mais l’effet des stérols sur les fonctions du pore reste à évaluer. Ainsi, dans ce travail, une technique de gel-dégel a été utilisée pour introduire une porine recombinante de Neurospora dans des liposomes contenant ou non de l’ergostérol natif, un stérol fongique. Dans les deux types de liposomes, l’insertion de la protéine les convertit en une forme résistante aux protéases et de faibles niveaux de formes dimères et trimères sont observées. Il n’y a que des différences mineures entre les composantes structurales secondaires de la protéine en présence ou en absence de stérol. L’ergostérol des protéoliposomes modifient leur réponse osmotique au sucrose, possiblement à cause de l’augmentation de la rigidité membranaire ou à cause d’interactions avec la protéine qui ne sont pas révélées par les méthodes utilisées dans cette étude. La présence d’ergostérol est associée à des changements accrus de conformation et à une perte de fonction de la porine intégrée dans le liposome à haute température. Considérés avec les autres preuves d’interactions directes entre les stérols et les porines, ces résultats appuient l’existence d’un lien entre ces deux molécules dans l’activité de la membrane mitochondriale.

Document Type: Research Article

Publication date: November 1, 2009

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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nrc/cjm/2009/00000055/00000011/art00006
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