βプロペラタンパク質ファミリーであるプロピンの2つのホスホイノシチド結合部位の構造的および機能的特性評価

真核生物WD-40モチーフ含有タンパク質ファミリーであるポリフォスホイノシチド（プロピン）を結合するβプロペラーは、予測されたβプロペラーを介して結合します。プロピンは、他の機能に加えて、マクロオートファジーで重要な役割を果たします。Kluyveromyces lactis HSV2の3.0Åの結晶構造を提示します。これは、3つのSaccharomyces cerevisiaeホモログATG18、ATG21、およびHSV2と重要な配列ホモロジーを共有しています。珍しい非ベルクロプロペラ閉鎖を備えた7ブレードのβプロペラーフォールドを採用しています。驚くべきことに、結晶構造では、FRRGモチーフの2つのアルギニンは、高度に保存された残基のセットによって形成された2つの異なる基本ポケットの一部です。SCATG18およびSCSV2の包括的なin vivoおよびin vitro研究では、2つのポケット内で、正常な膜関連、ホスホイノシチド結合、および生物学的活性に不可欠な保存残基のセットを定義します。我々の実験は、プロパンに2つの個別のホスホイノシチド結合部位が含まれていることを示しています。ドッキング研究に基づいて、プロパピンのホスホイノシチド結合のモデルを提案します。

β-propellers that bind polyphosphoinositides (PROPPINs), a eukaryotic WD-40 motif-containing protein family, bind via their predicted β-propeller fold the polyphosphoinositides PtdIns3P and PtdIns(3,5)P(2) using a conserved FRRG motif. PROPPINs play a key role in macroautophagy in addition to other functions. We present the 3.0-Å crystal structure of Kluyveromyces lactis Hsv2, which shares significant sequence homologies with its three Saccharomyces cerevisiae homologs Atg18, Atg21, and Hsv2. It adopts a seven-bladed β-propeller fold with a rare nonvelcro propeller closure. Remarkably, in the crystal structure, the two arginines of the FRRG motif are part of two distinct basic pockets formed by a set of highly conserved residues. In comprehensive in vivo and in vitro studies of ScAtg18 and ScHsv2, we define within the two pockets a set of conserved residues essential for normal membrane association, phosphoinositide binding, and biological activities. Our experiments show that PROPPINs contain two individual phosphoinositide binding sites. Based on docking studies, we propose a model for phosphoinositide binding of PROPPINs.