Estructura y mecanismo de acción de SYT1 de Arabidopsis thaliana: Regulación de la homeostasis lipídica en sitios de contacto

Abstract

Non-vesicular lipid transfer at ER and plasma membrane (PM) contact sites (CS) is crucial for the maintenance of membrane lipid homeostasis. Extended synaptotagmins (E-Syts) play a central role in this process as they act as molecular tethers of ER and PM and as lipid transfer proteins between these organelles. E-Syts are proteins constitutively anchored to the ER through an N-terminal hydrophobic segment and bind the PM via a variable number of C-terminal C2 domains. Synaptotagmins (SYTs) are the plant orthologous of E-Syts and regulate the ER–PM communication in response to abiotic stress. Combining different structural and biochemical techniques, we demonstrate that the binding of SYT1 to lipids occurs through a Ca2+-dependent lipid-binding site and by a site for phosphorylated forms of phosphatidylinositol, thus integrating two different molecular signals in response to stress. In addition, we show that SYT1 displays three highly flexible hinge points that provide conformational freedom to facilitate lipid extraction, protein loading, and subsequent transfer between PM and ER

El transporte de lípidos no vesicular en los sitios de contacto (CSs, del ingés “Contact Sites”) entre la membrana plasmática (MP) y el retículo endoplasmático (RE) es crucial para el mantenimiento de la homeostasis lipídica. Las Sinaptotagminas extendidas (E-Syts, “Extended Synaptotagmins”) juegan un papel fundamental en este proceso al actuar como conectores moleculares entres el RE y la MP y como proteínas transportadoras de lípidos entre ambos orgánulos. Las E-Syts están constitutivamente ancladas al RE a través de su segmento hidrofóbico N-terminal y unen la MP a través de un número variable de dominios C2 en su extremo C-terminal. Las Sinaptotagminas de plantas (SYTs) son ortólogas de las E-Syts y regulan la comunicación entre el RE y la MP en respuesta al estrés abiótico. A través de diferente técnicas estructurales y bioquímicas demostramos que la unión de SYT1 a lípidos ocurre a través de un sitio de unión a lípidos dependiente de Ca2+ y de un sitio para formas fosforiladas de fosfatidilinositol y, por tanto, integra dos señales bioquímicas distintas en respuesta a estrés. Adicionalmente, mostramos que SYT1 presenta tres puntos de bisagra flexibles que proporcionan a la proteína la libertad conformacional necesaria para facilitar la extracción lipídica de la membrana, la carga lipídica y el transporte entre el RE y la MP