天然変性領域内の縦列に並んだリン酸化がACTN4の機能を調節する

Sci. Signal., 26 May 2015
Vol. 8, Issue 378, p. ra51
DOI: 10.1126/scisignal.aaa1977

Timothy Travers¹, Hanshuang Shao², Brian A. Joughin³, Douglas A. Lauffenburger⁴, Alan Wells², and Carlos J. Camacho^1,*

¹ Department of Computational and Systems Biology, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15260, USA.
² Department of Pathology, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15260, USA.
³ Koch Institute for Integrative Cancer Research, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.
⁴ Department of Biological Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA.

^* Corresponding author. E-mail: ccamacho@pitt.edu

要約 残基のリン酸化は真核生物タンパク質の天然変性領域で優先的に起こる。ヒトα-アクチニン-4（ACTN4）のアミノ末端にある変性領域の場合、上皮増殖因子（EGF）で刺激された細胞内でTyr⁴とTyr³¹がリン酸化され、両チロシンのリン酸化を模倣した変異をもつ変異体では、in vitroでのアクチンとの相互作用が低下する。運動性細胞において後方で優勢的に活性化されるプロテアーゼのmカルパインでACTN4を切断すると、Tyr⁴部位が除去される。われわれは、Tyr³¹のみにリン酸化を模倣した変異を導入すると、in vitroでのアクチンとの相互作用が十分に阻害されることを見出した。しかし、分子動態シミュレーションでは、Tyr³¹はほとんど埋もれており、Tyr⁴がリン酸化されることでTyr³¹の溶媒への露出、ひいてはキナーゼとの接近性が高まることが予測された。線維芽細胞では、EGFで刺激すると、Tyr⁴にリン酸化を模倣した変異をもつACTN4変異体のチロシンリン酸化が増加した一方で、mカルパインによる切断の産物に相当する切断型変異体では、Tyr⁴とTyr³¹の二重リン酸化模倣変異体で観察されたのと同様に、EGF刺激によるチロシンリン酸化はバックグラウンド量であった。われわれは、AXLなどのTAMファミリーに属する受容体チロシンキナーゼを阻害するとEGF刺激によるACTN4のチロシンリン酸化が遮断されることも見出した。数理モデルでは、Tyr³¹のリン酸化の動態はTyr⁴のキナーゼ親和性によって決定されることが予測された。この研究によって、天然変性領域内の縦列に並んだ部位のリン酸化は、一方の部位が、その近隣にある機能調節部位を露出させるためのスイッチとして機能するためのメカニズムを提供していることが示唆される。

T. Travers, H. Shao, B. A. Joughin, D. A. Lauffenburger, A. Wells, and C. J. Camacho, Tandem phosphorylation within an intrinsically disordered region regulates ACTN4 function. Sci. Signal. 8, ra51 (2015).