一般的なCA2+駆動型のドメイン間モジュールは、真核生物NCX調節を管理します

Na（+）/Ca（2+）交換体（NCX）タンパク質は、多くの細胞型でCa（2+）恒常性を維持するためにCa（2+） - フラックスを媒介します。真核生物NCXには、CA（2+） - 結合調節ドメイン、CBD1およびCBD2が含まれています。CBD1のプライマリセンサー（CA3-CA4部位）に結合するCa（2+）は哺乳類NCXを活性化しますが、ショウジョウバエNCXオーソログであるCalxは、調節CA（2+）に対する阻害反応を示します。基礎となる調節メカニズムをさらに解明するために、野生型特性を保持する2ドメイン構造である哺乳類CBD12-E454Kの2.7Åの結晶構造を決定しました。CBD12変異体の停止フロー動態およびSAXS（小角X線散乱）分析と併せて、Ca3-Ca4部位に結合するCa（2+）結合が、インタードメインの塩橋のネットワークを介してドメインをテザーすることを示します。このCa（2+） - 駆動されたドメイン間スイッチ制御は、プライマリセンサーからの「オクルド」Ca（2+）のゆっくりした解離を制御するため、Ca（2+）センシングダイナミクスを指示します。Ca（2+）結合立体構造では、CBD12のドメイン間角はNCXとCalxで非常に類似しています。つまり、ドメイン間距離はNCXとCalxの調節の多様性を説明できません。2ドメイン界面はCalxを含む真核生物NCXの間でほぼ同一であるため、ここで説明するCa（2+）駆動型ドメインスイッチは、NCXバリアントの調節信号の初期伝導の一般的なメカニズムを表すことを示唆しています。

Na(+)/Ca(2+) exchanger (NCX) proteins mediate Ca(2+)-fluxes across the cell membrane to maintain Ca(2+) homeostasis in many cell types. Eukaryotic NCX contains Ca(2+)-binding regulatory domains, CBD1 and CBD2. Ca(2+) binding to a primary sensor (Ca3-Ca4 sites) on CBD1 activates mammalian NCXs, whereas CALX, a Drosophila NCX ortholog, displays an inhibitory response to regulatory Ca(2+). To further elucidate the underlying regulatory mechanisms, we determined the 2.7 Å crystal structure of mammalian CBD12-E454K, a two-domain construct that retains wild-type properties. In conjunction with stopped-flow kinetics and SAXS (small-angle X-ray scattering) analyses of CBD12 mutants, we show that Ca(2+) binding to Ca3-Ca4 sites tethers the domains via a network of interdomain salt-bridges. This Ca(2+)-driven interdomain switch controls slow dissociation of "occluded" Ca(2+) from the primary sensor and thus dictates Ca(2+) sensing dynamics. In the Ca(2+)-bound conformation, the interdomain angle of CBD12 is very similar in NCX and CALX, meaning that the interdomain distances cannot account for regulatory diversity in NCX and CALX. Since the two-domain interface is nearly identical among eukaryotic NCXs, including CALX, we suggest that the Ca(2+)-driven interdomain switch described here represents a general mechanism for initial conduction of regulatory signals in NCX variants.