NPC1およびNPC1L1タンパク質によるコレステロール輸送を駆動するドメイン間ダイナミクス

Inter-domain dynamics drive cholesterol transport by NPC1 and NPC1L1 proteins.

• Piyali Saha
• Justin L Shumate
• Jenna G Caldwell
• Nadia Elghobashi-Meinhardt
• Albert Lu
• Lichao Zhang
• Niclas E Olsson
• Joshua E Elias
• Suzanne R Pfeffer

抄録

LDL由来のコレステロールのリソソームから細胞質への輸送にはNPC1タンパク質が必要であり、NPC1L1は食事性コレステロールの取り込みを仲介する。我々は、NPC1とNPC1L1に単一ジスルフィド結合を導入し、コレステロール輸送におけるドメイン間ダイナミクスの重要性を調べた。リソソソームからのコレステロール排出を高感度でモニターする方法を用いて、NPC1のN末端ドメインは、効率的なコレステロール排出のために他のタンパク質から放出される必要がないことを発見した。内腔/細胞外ドメインを拘束するために単一のジスルフィド結合を導入するか、または細胞質ループを短縮することで、NPC1とNPC1L1の両方による輸送活性が廃止された。広く処方されているコレステロール取り込み阻害剤エゼチミブはNPC1L1を阻害し、NPC1L1の3つの細胞外ドメインの界面に位置する残基が薬剤の結合部位を構成していることを示した。これらのデータは、コレステロールがNPC1/NPC1L1タンパク質のコアを通過するモデルを支持するものであり、移動には様々なドメインが協調して移動する必要があり、エゼチミブは複数のドメインに同時に結合することで輸送をブロックする。

Transport of LDL-derived cholesterol from lysosomes into the cytoplasm requires NPC1 protein; NPC1L1 mediates uptake of dietary cholesterol. We introduced single disulfide bonds into NPC1 and NPC1L1 to explore the importance of inter-domain dynamics in cholesterol transport. Using a sensitive method to monitor lysosomal cholesterol efflux, we found that NPC1's N-terminal domain need not release from the rest of the protein for efficient cholesterol export. Either introducing single disulfide bonds to constrain lumenal/extracellular domains or shortening a cytoplasmic loop abolishes transport activity by both NPC1 and NPC1L1. The widely prescribed cholesterol uptake inhibitor, ezetimibe, blocks NPC1L1; we show that residues that lie at the interface between NPC1L1's three extracellular domains comprise the drug's binding site. These data support a model in which cholesterol passes through the cores of NPC1/NPC1L1 proteins; concerted movement of various domains is needed for transfer and ezetimibe blocks transport by binding to multiple domains simultaneously.

© 2020, Saha et al.