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Biochemistry1999Dec21Vol.38issue(51)

心房性ナトリウム利尿ペプチド受容体のリガンド結合依存性タンパク質分解:膜貫通シグナル伝達に不可欠な並置膜ヒンジ構造

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
  • Research Support, U.S. Gov't, P.H.S.
概要
Abstract

心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)受容体は、細胞外ANP結合ドメイン、単一の膜貫通配列、細胞内キナーゼホモロガスドメイン、およびグアニル酸シクラーゼ(Gcase)ドメインを含む130 kDA膜貫通タンパク質です。ANPと結合した場合、受容体は内因性または外因的に添加されたプロテアーゼによって急速に切断され、65 kDa ANP結合フラグメントを生成することが観察されました。bound bound anpなしで切断は発生しませんでした。このリガンド誘発性切断は、ANPによるGCaseの活性化を廃止しました。切断は、6つの密接な間隔のPro残基とジスルフィド結合を含む細胞外の並置膜領域で発生しました。このような構造的特徴は、A型およびB型ANP受容体間で共有されていますが、ANPクリアランス受容体によっては共有されていません。ヒンジ構造の潜在的な役割は、変異誘発実験によって調べられました。PROの突然変異(417)は、ALAに対する他のPro残基ではなく、ANPによるGCaseの活性化を廃止しました。CYSによるSER変異へのジスルフィド結合の除去により、構成的に活性な受容体が得られました。プロ(417)、およびジスルフィド結合を形成するCys(423)およびCys(432)は、GCase結合受容体の間で厳密に保存されていますが、他の残基は大部分が変動します。保存されたPro(417)とジスルフィド結合は、リガンド結合時に顕著な立体構造変化を起こし、膜貫通シグナル伝達を媒介する並置的な立体構造変化を受ける並置膜ヒンジ構造のコンセンサスシグナル伝達モチーフを表している可能性があります。

心房性ナトリウム利尿ペプチド(ANP)受容体は、細胞外ANP結合ドメイン、単一の膜貫通配列、細胞内キナーゼホモロガスドメイン、およびグアニル酸シクラーゼ(Gcase)ドメインを含む130 kDA膜貫通タンパク質です。ANPと結合した場合、受容体は内因性または外因的に添加されたプロテアーゼによって急速に切断され、65 kDa ANP結合フラグメントを生成することが観察されました。bound bound anpなしで切断は発生しませんでした。このリガンド誘発性切断は、ANPによるGCaseの活性化を廃止しました。切断は、6つの密接な間隔のPro残基とジスルフィド結合を含む細胞外の並置膜領域で発生しました。このような構造的特徴は、A型およびB型ANP受容体間で共有されていますが、ANPクリアランス受容体によっては共有されていません。ヒンジ構造の潜在的な役割は、変異誘発実験によって調べられました。PROの突然変異(417)は、ALAに対する他のPro残基ではなく、ANPによるGCaseの活性化を廃止しました。CYSによるSER変異へのジスルフィド結合の除去により、構成的に活性な受容体が得られました。プロ(417)、およびジスルフィド結合を形成するCys(423)およびCys(432)は、GCase結合受容体の間で厳密に保存されていますが、他の残基は大部分が変動します。保存されたPro(417)とジスルフィド結合は、リガンド結合時に顕著な立体構造変化を起こし、膜貫通シグナル伝達を媒介する並置的な立体構造変化を受ける並置膜ヒンジ構造のコンセンサスシグナル伝達モチーフを表している可能性があります。

The atrial natriuretic peptide (ANP) receptor is a 130-kDa transmembrane protein containing an extracellular ANP-binding domain, a single transmembrane sequence, an intracellular kinase-homologous domain, and a guanylate cyclase (GCase) domain. We observed that the receptor, when bound with ANP, was rapidly cleaved by endogenous or exogenously added protease to yield a 65-kDa ANP-binding fragment. No cleavage occurred without bound ANP. This ligand-induced cleavage abolished GCase activation by ANP. Cleavage occurred in an extracellular, juxtamembrane region containing six closely spaced Pro residues and a disulfide bond. Such structural features are shared among the A-type and B-type ANP receptors but not by ANP clearance receptors. The potential role of the hinge structure was examined by mutagenesis experiments. Mutation of Pro(417), but not other Pro residues, to Ala abolished GCase activation by ANP. Elimination of the disulfide bond by Cys to Ser mutations yielded a constitutively active receptor. Pro(417), and Cys(423) and Cys(432) forming the disulfide bond are strictly conserved among GCase-coupled receptors, while other residues are largely variable. The conserved Pro(417) and the disulfide bond may represent a consensus signaling motif in the juxtamembrane hinge structure that undergoes a marked conformational change upon ligand binding and apparently mediates transmembrane signal transduction.

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