ホモ二量体化によるヘリコバクターピロリカガタンパク質毒性の増強

ヘリコバクターピロリカガ陽性株による慢性感染は、萎縮性胃炎、消化性潰瘍、および胃癌に関連しています。Caga遺伝子産物であるCagaは、IV型分泌を介して胃上皮細胞に送達され、そこでEpiyaモチーフでチロシンリン酸化を受けます。チロシンリン酸化CAGAは、カガ病原性を反映する伸長細胞形態（ハチドリ表現型）の誘導を媒介する発癌性チロシンホスファターゼSHP2を結合して活性化します。CAGAはまた、チロシンリン酸化とは無関係にCAGA多重化（cm）配列を介して、極性調節キナーゼ分配1（PAR1）/微小管アフィニティ調節キナーゼ（MARK）を結合および阻害します。Par1はホモダイマーとして存在するため、2つのCagaタンパク質は、細胞内のPar1ダイマーを備えた複雑な形成を通じて受動的に二量体化されているように見えます。興味深いことに、CMシーケンスを欠くCAGA変異体は、SHP2結合活性の低下を示し、ハチドリの表現型を誘導する減衰能力を示し、Caga-Par1相互作用が形態学的形質転換にも影響することを示しています。ここでは、化学的二量体であるクメルマイシンを使用したハチドリ表現型の誘導におけるCaga二量体化の役割を調査しました。Cagaの二量体化によりCaga-SHP2複合体を著しく安定させ、それによりShp2の規制緩和を増強し、ハチドリ細胞の数が増加することがわかりました。CAGAの化学的二量体化によって誘導されるハチドリ細胞の突起は、PAR1の同時阻害によってさらに伸長されます。この研究は、CAGAによるSHP2の規制緩和の大きさを増幅する際のCM配列の役割を明らかにしました。

Chronic infection with Helicobacter pylori cagA-positive strains is associated with atrophic gastritis, peptic ulceration, and gastric carcinoma. The cagA gene product, CagA, is delivered into gastric epithelial cells via type IV secretion, where it undergoes tyrosine phosphorylation at the EPIYA motifs. Tyrosine-phosphorylated CagA binds and aberrantly activates the oncogenic tyrosine phosphatase SHP2, which mediates induction of elongated cell morphology (hummingbird phenotype) that reflects CagA virulence. CagA also binds and inhibits the polarity-regulating kinase partitioning-defective 1 (PAR1)/microtubule affinity-regulating kinase (MARK) via the CagA multimerization (CM) sequence independently of tyrosine phosphorylation. Because PAR1 exists as a homodimer, two CagA proteins appear to be passively dimerized through complex formation with a PAR1 dimer in cells. Interestingly, a CagA mutant that lacks the CM sequence displays a reduced SHP2 binding activity and exhibits an attenuated ability to induce the hummingbird phenotype, indicating that the CagA-PAR1 interaction also influences the morphological transformation. Here we investigated the role of CagA dimerization in induction of the hummingbird phenotype with the use of a chemical dimerizer, coumermycin. We found that CagA dimerization markedly stabilizes the CagA-SHP2 complex and thereby potentiates SHP2 deregulation, causing an increase in the number of hummingbird cells. Protrusions of hummingbird cells induced by chemical dimerization of CagA are further elongated by simultaneous inhibition of PAR1. This study revealed a role of the CM sequence in amplifying the magnitude of SHP2 deregulation by CagA, which, in conjunction with the CM sequence-mediated inhibition of PAR1, evokes morphological transformation that reflects in vivo CagA virulence.