自己活性化Gタンパク質αサブユニットの結晶構造から、シグナル開始の別の機構が明らかになる

Sci. Signal., 8 February 2011
Vol. 4, Issue 159, p. ra8
[DOI: 10.1126/scisignal.2001446]

Janice C. Jones¹, Jeffrey W. Duffy¹, Mischa Machius^2,3, Brenda R. S. Temple^1,4, Henrik G. Dohlman^1,2*, and Alan M. Jones^2,5

¹ Department of Biochemistry and Biophysics, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA.
² Department of Pharmacology, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA.
³ Center for Structural Biology, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA.
⁴ R. L. Juliano Structural Bioinformatics Core Facility, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA.
⁵ Department of Biology, University of North Carolina, Chapel Hill, NC 27599, USA.

* To whom correspondence should be addressed. E-mail: hdohlman@med.unc.edu

要約：動物では、ヘテロ三量体グアニンヌクレオチド結合タンパク質（Gタンパク質）のシグナル伝達は、Gタンパク質αサブユニットを活性化するGタンパク質共役受容体（GPCR）によって開始される。しかし、植物シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）は典型的なGPCRを持たず、Gタンパク質αサブユニット（AtGPA1）は自己活性化する。AtGPA1がどのように活性化されるのかについて検討するために、われわれはその結晶構造を決定した。AtGPA1は動物Gタンパク質αサブユニットと構造的に類似しているが、結晶学的および生物物理学的な研究によって異なる特性をもつことが明らかになった。注目すべきことに、AtGPA1のへリックスドメインは本質的に著しく無秩序な状態にあり、タンパク質のRasドメインから解離する傾向が認められた。ドメイン交換実験によって、AtGPA1のへリックスドメインは自己活性化に必要であり、動物のGタンパク質αサブユニットに自己活性化能を付与するのに十分であることが示された。これらの結果から、動物に見出されるよく確立された機構と異なる、シロイヌナズナにおけるGタンパク質活性化機構の構造的基盤が明らかになる。

J. C. Jones, J. W. Duffy, M. Machius, B. R. S. Temple, H. G. Dohlman, A. M. Jones, The Crystal Structure of a Self-Activating G Protein αSubunit Reveals Its Distinct Mechanism of Signal Initiation.Sci. Signal. 4, ra8 (2011).