Structural and functional insights into a Zn2+-transporting P-type ATPase

化学 ATP酶 细胞内 生物物理学 半胱氨酸 细胞生物学 锌 蛋白质结构 生物化学 结构生物学 转运蛋白 平衡 分子动力学 突变体 血浆蛋白结合 生物 金属硫蛋白 结合位点 计算生物学 锌指 细胞内转运
作者
Pin Lyu,Elena Longhin,Fatemeh Sabzian‐Molaei,Fernando Montalvillo Ortega,Ping Li,Kaituo Wang,Annette Susanne Duelli,Tamim Al-Jubair,Hajira Ahmed Hotiana,Eva Ramos Becares,Tristan Ian Croll,Gabriele Meloni,Magnus Andersson,Viktoria Bågenholm,Pontus Emanuel Gourdon
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1) 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41467-026-77558-1
摘要

Abstract Zinc is essential for life yet toxic in excess, rendering homeostatic control vital for all organisms. Transition metal transporting P-type (P IB -) ATPase proteins are critical for this balance but remain poorly understood at the molecular level. Here, we present the inward-open structure of a dimeric zinc-transporting P IB -type ATPase, resolved at 3.6 Å resolution. Biochemical analyses and molecular dynamics simulations suggest that the N-terminal tail, harboring two so-called metal binding domains (MBDs), auto-inhibits the ATPase core and serves as a metal-sensitive sensor, releasing inhibition when intracellular metal levels rise. Contrary to the prevailing uptake models, the structure reveals an electronegatively charged uptake region that directly exposes a metal-binding cysteine of the invariant CPC-motif. We propose that a histidine-rich segment, positioned after the MBD closest to the core, donates ions to the CPC site. Consequently, an intricate interplay between the regulatory and ion-providing N-terminus and the ATPase core is present, safeguarding against zinc toxicity. Collectively, our findings shed light on the regulation and transport mechanism of P IB -ATPases, with implications for fundamental biology and the potential to inform future biotechnological and translational applications.
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