Plasma membrane calcium ATPase activity is regulated by actin oligomers through direct interaction

As recently described by our group, plasma membrane calcium ATPase (PMCA) activity can be regulated by the actin cytoskeleton. In this study, we characterize the interaction of purified G-actin with isolated PMCA and examine the effect of G-actin during the first polymerization steps. As measured by surface plasmon resonance, G-actin directly interacts with PMCA with an apparent 1:1 stoichiometry in the presence of Ca2+ with an apparent affinity in the micromolar range. As assessed by the photoactivatable probe 1-O-hexadecanoyl-2-O-[9-[[[2-[125I]iodo-4-(trifluoromethyl-3H-diazirin-3-yl)benzyl]oxy]carbonyl]nonanoyl]-sn-glycero-3-phosphocholine, the association of PMCA to actin produced a shift in the distribution of the conformers of the pump toward a calmodulin-activated conformation. G-actin stimulates Ca2+-ATPase activity of the enzyme when incubated under polymerizing conditions, displaying a cooperative behavior. The increase in the Ca2+-ATPase activity was related to an increase in the apparent affinity for Ca2+ and an increase in the phosphoenzyme levels at steady state. Although surface plasmon resonance experiments revealed only one binding site for G-actin, results clearly indicate that more than one molecule of G-actin was needed for a regulatory effect on the pump. Polymerization studies showed that the experimental conditions are compatible with the presence of actin in the first stages of assembly. Altogether, these observations suggest that the stimulatory effect is exerted by short oligomers of actin. The functional interaction between actin oligomers and PMCA represents a novel regulatory pathway by which the cortical actin cytoskeleton participates in the regulation of cytosolic Ca2+ homeostasis.Fil: Dalghi, Marianela Gisela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Fernández, Marisa Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Estudios de la Inmunidad Humoral Prof. Ricardo A. Margni; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Malchiodi, Emilio Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Strehler, Emanuel E.. Mayo Clinic College of Medicine; Estados UnidosFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Determination of the dissociation constants for Ca2+ and calmodulin from the plasma membrane Ca2+ pump by a lipid probe that senses membrane domain changes

The purpose of this work was to obtain information about conformational changes of the plasma membrane Ca2+-pump (PMCA) in the membrane region upon interaction with Ca2+, calmodulin (CaM) and acidic phospholipids. To this end, we have quantified labeling of PMCA with the photoactivatable phosphatidylcholine analog [125I]TID-PC/16, measuring the shift of conformation E2 to the auto-inhibited conformation E1I and to the activated E1A state, titrating the effect of Ca2+ under different conditions. Using a similar approach, we also determined the CaM-PMCA dissociation constant. The results indicate that the PMCA possesses a high affinity site for Ca2+ regardless of the presence or absence of activators. Modulation of pump activity is exerted through the C-terminal domain, which induces an apparent auto-inhibited conformation for Ca2+ transport but does not modify the affinity for Ca2+ at the transmembrane domain. The C-terminal domain is affected by CaM and CaM-like treatments driving the auto-inhibited conformation E1I to the activated E1A conformation and thus modulating the transport of Ca2+. This is reflected in the different apparent constants for Ca2+ in the absence of CaM (calculated by Ca2+-ATPase activity) that sharply contrast with the lack of variation of the affinity for the Ca2+ site at equilibrium. This is the first time that equilibrium constants for the dissociation of Ca2+ and CaM ligands from PMCA complexes are measured through the change of transmembrane conformations of the pump. The data further suggest that the transmembrane domain of the PMCA undergoes major rearrangements resulting in altered lipid accessibility upon Ca2+ binding and activation.Fil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Pignataro, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Strehler, Emanuel E.. Mayo Clinic College of Medicine; Estados UnidosFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Aluminum inhibits the plasma membrane and sarcoplasmic reticulum Ca2+-ATPases by different mechanisms

Aluminum (Al 3+ ) is involved in the pathophysiology of neurodegenerative disorders. The mechanisms that have been proposed to explain the action of Al 3+ toxicity are linked to changes in the cellular calcium homeostasis, placing the transporting calcium pumps as potential targets. The aim of this work was to study the molecular inhibitory mechanism of Al 3+ on Ca 2+ -ATPases such as the plasma membrane and the sarcoplasmic reticulum calcium pumps (PMCA and SERCA, respectively). These P-ATPases transport Ca 2+ actively from the cytoplasm towards the extracellular medium and to the sarcoplasmic reticulum, respectively. For this purpose, we performed enzymatic measurements of the effect of Al 3+ on purified preparations of PMCA and SERCA. Our results show that Al 3+ is an irreversible inhibitor of PMCA and a slowly-reversible inhibitor of SERCA. The binding of Al 3+ is affected by Ca 2+ in SERCA, though not in PMCA. Al 3+ prevents the phosphorylation of SERCA and, conversely, the dephosphorylation of PMCA. The dephosphorylation time courses of the complex formed by PMCA and Al 3+ (EPAl) in the presence of ADP or ATP show that EPAl is composed mainly by the conformer E 2 P. This work shows for the first time a distinct mechanism of Al 3+ inhibition that involves different intermediates of the reaction cycle of these two Ca 2+ -ATPases.Fil: de Sautu, Marilina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Saffioti, Nicolas Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Rolando Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Modulation of plasma membrane Ca2-ATPase by neutral Phospholipids: effect of the micelle-vesicle transition and the bilayer thickness

Background: Membrane proteins require phospholipids to be biologically active. Results: An increase of phosphatidylcholine/detergent molar ratio leads to a biphasic behavior of the PMCA Ca2-ATPase activity, whose maximum depends on phosphatidylcholine characteristics. Conclusion: The optimum hydrophobic thickness for PMCA structure and Ca2-ATPase activity is about 24 Å. Significance: Differential modulation by neutral phospholipids could be a general mechanism for regulating membrane protein function.Fil: Pignataro, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Dodes Traian, Martín Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Gonzalez Flecha, Francisco Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Sica, Mauricio Pablo. Comision Nacional de Energia Atomica. Gerencia del área de Seguridad Nuclear y Ambiente. Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable. Instituto de Energía y Desarrollo Sustentable - Sede Bariloche; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Natural flavonoids inhibit the plasma membrane Ca 2+ -ATPase

Research on flavonoids from plant sources has recently sparked increasing interest because of their beneficial health properties. Different studies have shown that flavonoids change the intracellular Ca 2+ homeostasis linked to alterations in the function of mitochondria, Ca 2+ channels and Ca 2+ pumps. These findings hint at plasma membrane Ca 2+ -ATPase (PMCA) involvement, as it transports Ca 2+ actively to the extracellular medium coupled to ATP hydrolysis, thus maintaining ion cellular homeostasis. The present study aims to investigate the effect of several natural flavonoids on PMCA both in isolated protein systems and in living cells, and to establish the relationship between flavonoid structure and inhibitory activity on PMCA. Our results show that natural flavonoids inhibited purified and membranous PMCA with different effectiveness: quercetin and gossypin were the most potent and their inhibition mechanisms seem to be different, as quercetin does not prevent ATP binding whereas gossypin does. Moreover, PMCA activity was inhibited in human embryonic kidney cells which transiently overexpress PMCA, suggesting that the effects observed on isolated systems could occur in a complex structure like a living cell. In conclusion, this work reveals a novel molecular mechanism through which flavonoids inhibit PMCA, which leads to Ca 2+ homeostasis and signaling alterations in the cell.Fil: Ontiveros, Mallku Qhapaj. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rinaldi, Debora Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Marder, Nora Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Espelt, Maria Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Vigil, Maximiliano Angel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

A synthetic bioisoster of trimethadione and phenytoin elicits anticonvulsant effect, protects the brain oxidative damage produced by seizures and exerts antidepressant action in mice

Epilepsy is recognized as one of the most common and serious neurological disorder affecting 1–2% of the world׳s population. The present study demonstrates that systemic administration of 3-butyl-5,5-dimethyl-1,2,3-oxathiazolidine-4-one-2,2-dioxide (DIOXIDE), a synthetic compound bioisoster of trimethadione and phenytoin (classical anticonvulsants), elicits a dose dependent anticonvulsant response in mice submitted to the subcutaneous pentylenetetrazole seizure test (scPTZ). Among various factors supposed to play role in epilepsy, oxidative stress and reactive species have strongly emerged. The protection exerted by DIOXIDE over the extent of brain oxidative damage produced by PTZ was determined, by measuring the levels of lipid peroxidation and reduced glutathione and the activity of Na+/K+-ATPase. Psychiatric disorders represent frequent comorbidities in persons with epilepsy. In this report, the potential anxiolytic and antidepressant activities of DIOXIDE were evaluated in several widely used models for assessing anxiolytic and antidepressant activities in rodents. Although DIOXIDE did not evidence anxiolytic activity at the doses tested, it revealed a significant antidepressant-like effect. Preliminary studies of its mechanism of action, by means of its capacity to act via the GABAA receptor (using the [3H]flunitrazepam binding assay in vitro and the picrotoxin test in vivo) and the Na+ channel (using the alkaloid veratrine, a voltage-Na+ channel agonist) demonstrated that the anticonvulsant effect is not likely related to the GABAergic pathway and the antidepressant-like effect could be due to its Na+ channel blocking properties. The results for DIOXIDE suggested it as a new anticonvulsant–antioxidant and antidepressant compound that deserves further development.Fil: Pastore, Valentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Wasowski, Cristina Lucia N.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Higgs, Josefina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Bruno Blanch, Luis Enrique. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Ciencias Biológicas. Cátedra de Química Medicinal; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Marder, Nora Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Tyr-nitration in maize CDKA;1 results in lower affinity for ATP binding

Cyclin-dependent kinase A (CDKA) is a key component for cell cycle progression. The catalytic kinase activity depends on the protein's ability to form an active complex with cyclins and on phosphoregulatory mechanisms. Cell cycle arrest and plant growth impairment under abiotic stress have been linked to different molecular processes triggered by increased levels of reactive oxygen and nitrogen species (ROS and RNS). Among these, posttranslational modifications (PTMs) of key proteins such as CDKA;1 may be of significance. Herein, isolated maize embryo axes were subjected to sodium nitroprusside (SNP) as an inductor of nitrosative conditions to evaluate if CDKA;1 protein was a target for RNS. A high degree of protein nitration was detected; this included the specific Tyr-nitration of CDKA;1. Tyr15 and Tyr19, located at the ATP-binding site, were the selective targets for nitration according to both in silico analysis using the predictive software GPS-YNO2, and in vitro mass spectrometry studies of recombinant nitrated ZmCDKA;1. Spectrofluorometric measurements demonstrated a reduction of ZmCDKA;1-NO2 affinity for ATP. From these results, we conclude that Tyr nitration in CDKA;1 could act as an active modulator of cell cycle progression during redox stress.Fil: Mendez, Andrea Analia Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Cabrera, Andrea V.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Benavides, Maria Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Vázquez Ramos, Jorge M.. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Gallego, Susana Mabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

Conformational changes during the reaction cycle of Plasma Membrane Ca2+-ATPase in the autoinhibited and activated states

Plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) transports Ca2+ by a reaction cycle including phosphorylated intermediates. Calmodulin binding to the C-terminal tail disrupts autoinhibitory interactions, activating the pump. To assess the conformational changes during the reaction cycle, we studied the structure of different PMCA states using a fluorescent probe, hydrophobic photolabeling, controlled proteolysis and Ca2+-ATPase activity.  Our results show that calmodulin binds to E2P-like states, and during dephosphorylation, the hydrophobicity in the nucleotide-binding pocket decreases and the Ca2+ binding site becomes inaccessible to the extracellular medium. Autoinhibitory interactions are disrupted in E1Ca and in the E2P ground state whereas they are stabilized in the E2∙Pi product state. Finally, we propose a model that describes the conformational changes during the Ca2+ transport of PMCA.Fil: Saffioti, Nicolas Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: de Sautu, Marilina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Riesco, Ana Sol. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin

E2P-like states of plasma membrane Ca2+-ATPase characterization of vanadate and fluoride-stabilized phosphoenzyme analogues

The plasma membrane Ca2+‑ATPase (PMCA) belongs to the family of P-type ATPases, which share the formation of an acid-stable phosphorylated intermediate as part of their reaction cycle. The crystal structure of PMCA is currently lacking. Its abundance is approximately 0.1% of the total protein in the membrane, hampering efforts to produce suitable crystals for X-ray structure analysis. In this work we characterized the effect of beryllium fluoride (BeFx), aluminium fluoride (AlFx) and magnesium fluoride (MgFx) on PMCA. These compounds are known inhibitors of P-type ATPases that stabilize E2P ground, E2·P phosphoryl transition and E2·Pi product states. Our results show that the phosphate analogues BeFx, AlFx and MgFx inhibit PMCA Ca2+‑ATPase activity, phosphatase activity and phosphorylation with high apparent affinity. Ca2+‑ATPase inhibition by AlFx and BeFx depended on Mg2+ concentration indicating that this ion stabilizes the complex between these inhibitors and the enzyme. Low pH increases AlFx and BeFx but not MgFx apparent affinity. Eosin fluorescent probe binds with high affinity to the nucleotide binding site of PMCA. The fluorescence of eosin decreases when fluoride complexes bind to PMCA indicating that the environment of the nucleotide binding site is less hydrophobic in E2P-like states. Finally, measuring the time course of E → E2P-like conformational change, we proposed a kinetic model for the binding of fluoride complexes and vanadate to PMCA. In summary, our results show that these fluoride complexes reveal different states of phosphorylated intermediates belonging to the mechanism of hydrolysis of ATP by the PMCA.Fil: Saffioti, Nicolas Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: de Sautu, Marilina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Ferreira Gomes, Mariela Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Rossi, Rolando Carlos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Berlin, Joshua. Rutgers University; Estados UnidosFil: Rossi, Juan Pablo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; ArgentinaFil: Mangialavori, Irene Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas "Prof. Alejandro C. Paladini". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Físico-Química Biológicas; Argentin