チロシンキナーゼ受容体ファミリーの膜貫通ドメインのコレステロール認識モチーフ：TRKBの場合

コレステロールは、細胞膜の本質的な構成要素です。タンパク質のコレステロール認識アミノ酸コンセンサス（CRAC）モチーフの発見は、コレステロールとタンパク質の間の推定直接的な非共有相互作用を示しました。本研究では、インシリコ法を使用したいくつかの種におけるチロシンキナーゼ受容体ファミリー（RTK）の膜貫通領域（TMR）におけるCRACモチーフとその逆バージョン（CARC）の存在を評価しました。CRACモチーフは分析されたすべての種で見つかりましたが、CARCは脊椎動物でのみ発見されました。RTKファミリーのメンバーであるトロポミオシン関連キナーゼB（TRKB）は、その内因性リガンド脳由来神経栄養因子（BDNF）との相互作用を通じて、神経塑性プロセスの中核参加者であり、TMRに癌モチーフを示します。TRKBで保存されたCARCモチーフを特定すると、マウスTRKB.TMRの分子動力学シミュレーションを実行しました。シミュレーションは、TRKB CARCモチーフとのコレステロールの相互作用が主に中央Y433残基で発生することを示しています。私たちの結合アッセイは、TRKB受容体とのBDNF相互作用に対するコレステロールのベル型効果を示唆しており、我々の結果は、CARC/CRACモチーフがRTKファミリーTMRの機能に役割を果たす可能性があることを示唆しています。

Cholesterol is an essential constituent of cell membranes. The discovery of cholesterol-recognition amino acid consensus (CRAC) motif in proteins indicated a putative direct, non-covalent interaction between cholesterol and proteins. In the present study, we evaluated the presence of a CRAC motif and its inverted version (CARC) in the transmembrane region (TMR) of the tyrosine kinase receptor family (RTK) in several species using in silico methods. CRAC motifs were found across all species analyzed, while CARC was found only in vertebrates. The tropomyosin-related kinase B (TRKB), a member of the RTK family, through interaction with its endogenous ligand brain-derived neurotrophic factor (BDNF) is a core participant in the neuronal plasticity process and exhibits a CARC motif in its TMR. Upon identifying the conserved CARC motif in the TRKB, we performed molecular dynamics simulations of the mouse TRKB.TMR. The simulations indicated that cholesterol interaction with the TRKB CARC motif occurs mainly at the central Y433 residue. Our binding assay suggested a bell-shaped effect of cholesterol on BDNF interaction with TRKB receptors, and our results suggest that CARC/CRAC motifs may play a role in the function of the RTK family TMR.