アンキリン・リピートのタンブラー錠によるPxLPxI/Lモチーフの配列特異的認識

Sci. Signal., 29 May 2012
Vol. 5, Issue 226, p. ra39
[DOI: 10.1126/scisignal.2002979]

Chao Xu^1*, Jing Jin^2*, Chuanbing Bian¹, Robert Lam^1†, Ruijun Tian², Ryan Weist^3,4, Linya You^3,4, Jianyun Nie^3,5, Alexey Bochkarev¹, Wolfram Tempel¹, Chris S. Tan², Gregory A. Wasney¹, Masoud Vedadi¹, Gerald D. Gish², Cheryl H. Arrowsmith^1,6, Tony Pawson^2,7, Xiang-Jiao Yang^3,4, and Jinrong Min^1,8‡

¹ Structural Genomics Consortium, University of Toronto, 101 College Street, Toronto, Ontario M5G 1L7, Canada.
² Samuel Lunenfeld Research Institute, Mount Sinai Hospital, Toronto, Ontario M5G 1X5, Canada.
³ Rosalind and Morris Goodman Cancer Research Center and Department of Biochemistry, McGill University, Montréal, Québec H3A 1A3, Canada.
⁴ Department of Medicine, McGill University Health Center, Montréal, Québec H3A 1A3, Canada.
⁵ The Third Affiliated Hospital, Kunming Medical College, Yunnan 650031, China.
⁶ Ontario Cancer Institute and Department of Medical Biophysics, University of Toronto, Toronto, Ontario M5G 1L7, Canada.
⁷ Department of Molecular Genetics, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 1A8, Canada.
⁸ Department of Physiology, University of Toronto, Toronto, Ontario M5S 1A8, Canada.

^* These authors contributed equally to this work.

† Present address: Ontario Cancer Institute, Princess Margaret Hospital, University Health Network, 610 University Avenue, Toronto, Ontario M5G 2M9, Canada.

‡ To whom correspondence should be addressed. E-mail: jr.min@utoronto.ca

要約：アンキリン・リピートファミリーAタンパク質2（ANKRA2）は、細胞膜受容体のメガリン、およびクラスIIaヒストンデアセチラーゼのHDAC4およびHDAC5と相互作用する。われわれは、ANKRA2とその近縁のパラログである調節因子Xが結合するアンキリン含有タンパク質（RFXANK）のアンキリン・リピートドメインが、HDAC4、HDAC5、HDAC9、メガリン、調節因子X, 5（RFX5）などの多様な結合タンパク質にみられるPxLPxI/Lモチーフを認識することを報告する。結合ペプチドと複合体を形成しているANKRA2のアンキリン・リピートドメインの結晶構造によって、ANKRA2が錠、直鎖状結合モチーフが鍵として働くタンブラー錠結合方式で、ANKRA2の中央の3つのアンキリン・リピートのそれぞれがPxLPxI/Lモチーフの残基を1つずつ認識することが明らかになった。構造解析によって、疾患の原因となるRFXANKの3つの変異はRFX5との結合に不可欠な残基に影響を及ぼすことが示された。これらの結果は、リピート型ドメインが直鎖状配列を長軸方向に認識する際の基本原理を示している。さらに、HDAC4のPxLPxI/Lモチーフ内に包埋されているセリン350残基がリン酸化されると、ANKRA2の結合は損なわれるが、14-3-3タンパク質と高い親和性を示すドッキング部位が生まれ、それが細胞質でHDAC4を隔離する際に役立つ可能性がある。このように、PxLPxI/Lモチーフの結合選好性はシグナルに依存する。さらに、プロテオームワイドスクリーニングによって、リン酸化に依存する同様のスイッチが他の経路でも作用している可能性が示唆された。以上をまとめると、今回の知見は、これまではわかっていなかった、リピート型タンパク質ドメインに関する配列およびシグナルに依存するペプチド認識方式を明らかにしている。

C. Xu, J. Jin, C. Bian, R. Lam, R. Tian, R. Weist, L. You, J. Nie, A. Bochkarev, W. Tempel, C. S. Tan, G. A. Wasney, M. Vedadi, G. D. Gish, C. H. Arrowsmith, T. Pawson, X.-J. Yang, J. Min, Sequence-Specific Recognition of a PxLPxI/L Motif by an Ankyrin Repeat Tumbler Lock. Sci. Signal. 5, ra39 (2012).