ゲラニルジェラニル化RAB5過可視領域の膜局在とダイナミクス

小さなGTPase Rab5は、エンドソーム輸送プロセスの重要な調節因子であり、初期エンドソームのマーカーです。RAB5のC末端過変数領域（HVR）は、RAB5を膜と関連付けるために2つのゲラニルジェラニルアンカー（C20炭素鎖長）を収容するために、残基Cys212およびCys213で翻訳後に修飾されています。タンパク質とエンドソームの膜動員に関するHVRの構造的役割は、その柔軟性の高度と結晶学的情報の欠如のために解決されません。ここでは、複雑さの増加（純粋なリン脂質二重層、コレステロールを伴う3月膜、6成分初期エンドソーム）の3つのモデル膜における切り捨てられたRAB5 HVR206-215のフルアトミズムおよび粗粒分子動力学シミュレーションが実施されました。HVR206-215 ARG209残基とイノシトール環のリン酸塩基との間の特定の静電相互作用（3）Pが検出されました。これは、Pi（3）Pが初期エンドソームへのタンパク質動員の最初の接触部位として機能することを示しています。二重層からのHVR206-215抽出の自由エネルギーの変化は、生理学的負に帯電した膜で最大でした。5μsの粗粒シミュレーションにより、Rab5-およびPi（3）P濃縮シグナル伝達プラットフォームの形成をサポートするHVR206-215へのPi（3）Pの積極的な動員が明らかになりました。

The small GTPase Rab5 is a key regulator of endosomal trafficking processes and a marker for the early endosome. The C-terminal hypervariable region (HVR) of Rab5 is post-translationally modified at residues Cys212 and Cys213 to accommodate two geranylgeranyl anchors (C20 carbon chain length) in order to associate Rab5 with the membrane. The structural role of the HVR regarding protein-early endosome membrane recruitment is not resolved due to its high degree of flexibility and lack of crystallographic information. Here, full-atomistic and coarse-grained molecular dynamics simulations of the truncated Rab5 HVR206-215 in three model membranes of increasing complexity (pure phospholipid bilayer, ternary membrane with cholesterol, six-component early endosome) were performed. Specific electrostatic interactions between the HVR206-215 Arg209 residue and the phosphate group of the inositol ring of PI(3)P were detected. This shows that PI(3)P acts as a first contact site of protein recruitment to the early endosome. The free energy change of HVR206-215 extraction from the bilayer was largest for the physiological negatively charged membrane. 5μs coarse-grained simulations revealed an active recruitment of PI(3)P to the HVR206-215 supporting the formation of Rab5- and PI(3)P enriched signaling platforms.