SHANK3は、NTD-ANKタンデムを介してRAP1およびHRAS GTPaseのアクティブな形態に結合して安定し、異なるメカニズムを介して安定します

Shank1/2/3、興奮性シナプスの主要な足場タンパク質は、精神障害の患者でしばしば変異しています。Shank N末端ドメインとAnkyrin繰り返しドメインタンデム（NTD-ANK）はRasとRap1に結合することが知られていますが、シナプスのバインディングの根本的および機能的重要性は不明です。ここでは、Shank3 NTD-ANKがHRAとRAP1のグアノシン三リン酸（GTP）結合型に特異的に結合することを示します。Ras-Associationドメインによって媒介され、両方のGTPaseに共通する標準部位に加えて、Shank3にはNTDとANKによって形成された型破りなRAP1結合部位が含まれています。Shank3のGTPロードRAP1への結合は、同期によるGTP加水分解を遅くします。さらに、興奮性シナプスでのShank3とHRAS/RAP1の相互作用がシナプス活性化によって促進されることを示します。したがって、Shank3は、酵素のGTP結合型に直接結合して安定することにより、RASファミリータンパク質のシグナル伝達を調節できる可能性があります。

Shank1/2/3, major scaffold proteins in excitatory synapses, are frequently mutated in patients with psychiatric disorders. Although the Shank N-terminal domain and ankyrin repeats domain tandem (NTD-ANK) is known to bind to Ras and Rap1, the molecular mechanism underlying and functional significance of the bindings in synapses are unknown. Here, we demonstrate that Shank3 NTD-ANK specifically binds to the guanosine triphosphate (GTP)-bound form of HRas and Rap1. In addition to the canonical site mediated by the Ras-association domain and common to both GTPases, Shank3 contains an unconventional Rap1 binding site formed by NTD and ANK together. Binding of Shank3 to the GTP-loaded Rap1 slows down its GTP hydrolysis by SynGAP. We further show that the interactions between Shank3 and HRas/Rap1 at excitatory synapses are promoted by synaptic activation. Thus, Shank3 may be able to modulate signaling of the Ras family proteins via directly binding to and stabilizing the GTP-bound form of the enzymes.