Gasp-1とGasp-2、抗トリプシン阻害特異性に機能的な二重性を持つ2つの密接に構造的に関連するタンパク質：機構的な観点

Gasp-1およびGasp-2タンパク質は、ミオスタチンを阻害することにより筋形成を調節することが知られていますが、その構造組織は、さまざまなプロテアーゼ活性を制御する多価プロテアーゼ阻害剤としての推定上の役割を示唆しています。この研究では、細菌系の生成とin vitro酵素実験を使用して、それぞれ長さのGasp-1およびGasp-2タンパク質の非競争的および競合的抗トリプシン活性を示します。この機能的な二重性における2番目のクニッツドメインの役割は、GASP-1/2キメラタンパク質の抗トリプシン活性を評価することにより説明されています。分子動力学シミュレーションは、トリプシンとGASP-1およびGASP-2の第2クニッツドメインの間の結合モードの違いを合理化するための実験データをサポートしています。Gasp-2の2番目のクニッツドメインでは、新しい阻害メカニズムが証明されました。このドメインは、トリプシン阻害剤の従来のカチオン残基が、強く相互作用するグルタミン残基によって置換されました。

While GASP-1 and GASP-2 proteins are known to regulate myogenesis by inhibiting myostatin, their structural organization suggests a putative role as multivalent protease inhibitors controlling different protease activities. In this study, we show the noncompetitive and competitive antitrypsin activities of the full-length GASP-1 and GASP-2 proteins, respectively, by using a bacterial system production and in vitro enzymatic experiments. The role of the second Kunitz domain in this functional duality is described by assessing the antitrypsin activity of GASP-1/2 chimeric proteins. Molecular dynamics simulations support the experimental data to rationalize differences in binding modes between trypsin and the GASP-1 and GASP-2 second Kunitz domains. A new inhibition mechanism was evidenced for the second Kunitz domain of GASP-2, in which the conventional cationic residue of trypsin inhibitors was substituted by the strongly interacting glutamine residue.