二重特異性ホスファターゼの触媒活性におけるN末端領域の重要な役割に関する構造的洞察26

P53腫瘍抑制因子の脱リン酸化が癌細胞のアポトーシスを調節するため、ヒトの二重特異性ホスファターゼ26（DUSP26）は抗がん療法の新しい標的です。DUSP26阻害は、p53を介したアポトーシスを介した神経芽細胞腫細胞細胞毒性をもたらします。DUSP26触媒ドメインの以前の構造研究（残基61-211、DUSP26-C）にもかかわらず、その触媒活性形態の高解像度構造は解決されていません。この研究では、DUSP26（残基39-211、DUSP26-N）の触媒活性型の結晶構造を、2.0Åの解像度で追加のN末端領域を決定しました。DUSP26-CのC末端ドメインスワップされた二量体構造とは異なり、DUSP26-N（C152S）モノマーは、C末端α8ヘリックスの折り畳み式立体構造を採用し、N末端領域に追加のα1ヘリックスを持っています。構造で観察されたそのタンパク質チロシンリン酸結合ループ（PTPループ）の標準的に活性な立体構造と一致して、ホスファターゼアッセイの結果は、DUSP26-NがDUSP26-Cよりも有意に高い触媒活性を持っていることを示しました。さらに、サイズの除外クロマトグラフィー - マルティアンレーザー散乱（SEC-MALS）測定により、DUSP26-N（C152S）が溶液中のモノマーとして存在することが示されました。特に、DUSP26-N（C152S）の結晶構造は、DUSP26-N（C152S）のN末端領域が、広範な水素結合ネットワークの形成を通じてPTP-Loopとの相互作用を配置するために周囲のα7-α8ループを配置することにより、足場の役割に役立つことを明らかにしました。私たちの研究は、DUSP26の触媒活性型の最初の高解像度構造を提供します。これは、新しいDUSP26標的抗がん治療薬の構造ベースの合理的な設計に寄与します。

Human dual-specificity phosphatase 26 (DUSP26) is a novel target for anticancer therapy because its dephosphorylation of the p53 tumor suppressor regulates the apoptosis of cancer cells. DUSP26 inhibition results in neuroblastoma cell cytotoxicity through p53-mediated apoptosis. Despite the previous structural studies of DUSP26 catalytic domain (residues 61-211, DUSP26-C), the high-resolution structure of its catalytically active form has not been resolved. In this study, we determined the crystal structure of a catalytically active form of DUSP26 (residues 39-211, DUSP26-N) with an additional N-terminal region at 2.0 Å resolution. Unlike the C-terminal domain-swapped dimeric structure of DUSP26-C, the DUSP26-N (C152S) monomer adopts a fold-back conformation of the C-terminal α8-helix and has an additional α1-helix in the N-terminal region. Consistent with the canonically active conformation of its protein tyrosine phosphate-binding loop (PTP loop) observed in the structure, the phosphatase assay results demonstrated that DUSP26-N has significantly higher catalytic activity than DUSP26-C. Furthermore, size exclusion chromatography-multiangle laser scattering (SEC-MALS) measurements showed that DUSP26-N (C152S) exists as a monomer in solution. Notably, the crystal structure of DUSP26-N (C152S) revealed that the N-terminal region of DUSP26-N (C152S) serves a scaffolding role by positioning the surrounding α7-α8 loop for interaction with the PTP-loop through formation of an extensive hydrogen bond network, which seems to be critical in making the PTP-loop conformation competent for phosphatase activity. Our study provides the first high-resolution structure of a catalytically active form of DUSP26, which will contribute to the structure-based rational design of novel DUSP26-targeting anticancer therapeutics.