ショウジョウバエとヒトFHODファミリーフォルミンタンパク質核形成

フォルミンは、アクチンフィラメントを核形成し、生産的に伸ばすタンパク質の保存されたグループです。その中で、フォルミン相同性のドメインを含むタンパク質（FHOD）形式のファミリーは、いくつかの文脈における鎖骨筋および細胞運動の収縮性に寄与します。ただし、これらの機能を実行するメカニズムは、よく理解されていないままです。哺乳類のFHODタンパク質は、in vitroでアクチンアセンブリを加速しないことが報告されています。代わりに、彼らは有刺鉄線のエンドキャッパーまたはフィラメントバンドラーとして行動することが提案されました。ここでは、精製されたショウジョウバエFHODとヒトFHOD1の両方が核形成によってアクチンアセンブリを加速することを示します。FHOD1の核生成活性は細胞質アクチンに限定されていますが、ショウジョウバエFHODは細胞質およびサルコメアの両方のアクチンアイソフォームの両方を強力に核形成します。ショウジョウバエ・フッドは、有刺鉄線の端にしっかりと結合します。そこでは、プロフィリンの非存在下で伸びを遅くし、プロフィリンの存在下で伸長を促進しませんが、加速しません。FHODはキャッピングタンパク質に拮抗しますが、有刺鉄線の端から比較的迅速に解離します。最後に、FHODがアクチンフィラメントの側面に結合し、バンドルすることを決定しました。この作業は、FHODがアクチンフィラメントを核形成して束ねる他のフォルミンの能力を共有していることを確立していますが、ほとんどのよく研究されているフォルミンよりも、有刺鉄線の端を延長するのに特に効果が低いことが確立されています。

Formins are a conserved group of proteins that nucleate and processively elongate actin filaments. Among them, the formin homology domain-containing protein (FHOD) family of formins contributes to contractility of striated muscle and cell motility in several contexts. However, the mechanisms by which they carry out these functions remain poorly understood. Mammalian FHOD proteins were reported not to accelerate actin assembly in vitro; instead, they were proposed to act as barbed end cappers or filament bundlers. Here, we show that purified Drosophila Fhod and human FHOD1 both accelerate actin assembly by nucleation. The nucleation activity of FHOD1 is restricted to cytoplasmic actin, whereas Drosophila Fhod potently nucleates both cytoplasmic and sarcomeric actin isoforms. Drosophila Fhod binds tightly to barbed ends, where it slows elongation in the absence of profilin and allows, but does not accelerate, elongation in the presence of profilin. Fhod antagonizes capping protein but dissociates from barbed ends relatively quickly. Finally, we determined that Fhod binds the sides of and bundles actin filaments. This work establishes that Fhod shares the capacity of other formins to nucleate and bundle actin filaments but is notably less effective at processively elongating barbed ends than most well studied formins.