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The Journal of biological chemistry2011Jul01Vol.286issue(26)

細胞質ホスファターゼおよびテンシンホモログ(PTEN)の結晶構造Ciona Intestinalisの電圧センシングホスファターゼのような領域は、ホスホイノシチドホスファターゼ活性の基質特異性とレドックス調節に関する洞察を提供します。

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

Ciona Intestinalis電圧センシングホスファターゼ(CI-VSP)には、膜貫通電圧センサードメインと、ホスファターゼおよびテンシンホモログ(PTEN)と類似性を共有する細胞質領域があります。それは、膜脱分極時にホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸およびホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸を脱酸化します。細胞質領域は、ホスファターゼドメインと推定膜相互作用ドメインC2で構成されています。ここでは、野生型(248-576)、野生型(236-576)、およびG365A変異体(248-576)の3つの異なる構成要素で、CI-VSP細胞質領域の結晶構造を決定しました。WT-236およびG365A-248の結晶構造は、触媒残基Cys-363と隣接する残基Cys-310の間にジスルフィド結合を有していました。一方、ジスルフィド結合はWT-248の結晶構造には存在しませんでした。これらは、PTENに見られるように、CI-VSPが活性酸素種によって調節される可能性を示唆しています。これらの構造はまた、CI-VSP細胞質領域の活性部位におけるTiループの立体構造がPTENの対応する領域とは異なることを明らかにしました。CI-VSPには、Tiループにグルタミン酸(Glu-411)があり、活性サイトポケットの中心に向かっています。Glu-411の変異は、ホスファチジルイノシトール3,5-ビスリン酸に向けた活性の増加を獲得し、この部位が基質特異性を決定するために必要であることを示唆しています。私たちの結果は、CI-VSPの酵素メカニズムの基本情報を提供します。

Ciona Intestinalis電圧センシングホスファターゼ(CI-VSP)には、膜貫通電圧センサードメインと、ホスファターゼおよびテンシンホモログ(PTEN)と類似性を共有する細胞質領域があります。それは、膜脱分極時にホスファチジルイノシトール4,5-ビスリン酸およびホスファチジルイノシトール3,4,5-三リン酸を脱酸化します。細胞質領域は、ホスファターゼドメインと推定膜相互作用ドメインC2で構成されています。ここでは、野生型(248-576)、野生型(236-576)、およびG365A変異体(248-576)の3つの異なる構成要素で、CI-VSP細胞質領域の結晶構造を決定しました。WT-236およびG365A-248の結晶構造は、触媒残基Cys-363と隣接する残基Cys-310の間にジスルフィド結合を有していました。一方、ジスルフィド結合はWT-248の結晶構造には存在しませんでした。これらは、PTENに見られるように、CI-VSPが活性酸素種によって調節される可能性を示唆しています。これらの構造はまた、CI-VSP細胞質領域の活性部位におけるTiループの立体構造がPTENの対応する領域とは異なることを明らかにしました。CI-VSPには、Tiループにグルタミン酸(Glu-411)があり、活性サイトポケットの中心に向かっています。Glu-411の変異は、ホスファチジルイノシトール3,5-ビスリン酸に向けた活性の増加を獲得し、この部位が基質特異性を決定するために必要であることを示唆しています。私たちの結果は、CI-VSPの酵素メカニズムの基本情報を提供します。

Ciona intestinalis voltage-sensing phosphatase (Ci-VSP) has a transmembrane voltage sensor domain and a cytoplasmic region sharing similarity to the phosphatase and tensin homolog (PTEN). It dephosphorylates phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate and phosphatidylinositol 3,4,5-trisphosphate upon membrane depolarization. The cytoplasmic region is composed of a phosphatase domain and a putative membrane interaction domain, C2. Here we determined the crystal structures of the Ci-VSP cytoplasmic region in three distinct constructs, wild-type (248-576), wild-type (236-576), and G365A mutant (248-576). The crystal structure of WT-236 and G365A-248 had the disulfide bond between the catalytic residue Cys-363 and the adjacent residue Cys-310. On the other hand, the disulfide bond was not present in the crystal structure of WT-248. These suggest the possibility that Ci-VSP is regulated by reactive oxygen species as found in PTEN. These structures also revealed that the conformation of the TI loop in the active site of the Ci-VSP cytoplasmic region was distinct from the corresponding region of PTEN; Ci-VSP has glutamic acid (Glu-411) in the TI loop, orienting toward the center of active site pocket. Mutation of Glu-411 led to acquirement of increased activity toward phosphatidylinositol 3,5-bisphosphate, suggesting that this site is required for determining substrate specificity. Our results provide the basic information of the enzymatic mechanism of Ci-VSP.

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