Понимание специфичности и функции важного сигнального белка

Структурный анализ, проведенный командой All-RIKEN, дает подробные сведения о том, как DOCK модулирует функцию протеиназы клеточной кинетохоры (DOCK) и как известные мутации, связанные с заболеванием, препятствуют этой активности.

Различные белки DOCK играют важную роль в регуляции подвижности и созревания клеток, но они также связаны с метастазами опухолей и другими нарушениями. Хотя известно, что функция DOCK частично координируется различными белками поглощения и перемещения клеток (ELMO), точный механизм этой регуляции не совсем понятен.

«Мы сочли необходимым проанализировать структуру всего белкового комплекса ELMO-DOCK», — говорит Муцуко Кукимото-Ниино из Центра исследований динамических систем RIKEN.

Чтобы добиться этого, она и ее коллеги использовали методику, называемую криокоррекцией.Электронный микроскоп, который может генерировать трехмерные структурные карты белков с разрешением в атомном масштабе (рис. 1).

В качестве модели они проанализировали структуры, в которых ELMO1 и DOCK5 были собраны в комплексы с использованием Rac1, сигнального белка, который запускает биологические процессы, контролируемые DOCK5. Эти эксперименты позволили им сосредоточиться на специфическом домене ELMO1, который опосредует взаимодействие с DOCK5, но это также обеспечило включение Rac1 в комплекс.

Rac1 является лишь одной из нескольких сигнальных молекул, с которыми могут взаимодействовать различные белки DOCK, и специфичность этого партнерства является критическим детерминантом клеточного ответа, генерируемого активностью DOCK. Серия экспериментов по мутагенезу продемонстрировала, что взаимодействия ELMO1 с Rac1 необходимы для установления этой специфичности. Другими словами, связывание DOCK5-Rac1 нарушается из-за изменений последовательности, которые нарушают эту область ELMO1.

Компьютерное моделирование подтвердило, что комплекс DOCK5 – ELMO1 практически неспособен связываться с Cdc42, сигнальный белок Известно, что он связывается с другими членами семейства белков DOCK.

«Самым интересным открытием этого исследования является то, что ELMO не только помогает активировать сигнальные белки с помощью DOCK, но также участвует в их специфическом распознавании», — говорит Кукимото-Ниино.

Исследователи также смогли сопоставить связанные с болезнью мутации с конкретными функциональными элементами внутри комплекса. Например, они проследили мутацию, которая подвергает мышей острому повреждению катаракты, до домена в DOCK5, который обычно демонстрирует это. белок к клеточной мембране.

В дальнейшем команда стремится создать дополнительные структурные снимки белков DOCK с высоким разрешением на разных этапах процесса передачи сигналов, чтобы лучше понять, как регулируется их активность.