前立腺のヒト6トランスメンブレン上皮抗原のクリオエレクトロン顕微鏡構造と潜在的な酵素機能1（STEAP1）

前立腺1（STEAP1）の6系統膜上皮抗原は、いくつかのヒト癌の細胞表面で高度に上方制御されているため、これらの疾患を管理するための有望な治療標的となっています。鉄のNADPH依存性の減少を触媒する3つの酵素（STEAP2-STEAP4）とシーケンス相同性を共有します（III）。ただし、STEAP1には細胞内NADPH結合ドメインが欠けており、細胞鉄レダクターゼ活性を示しません。したがって、STEAP1の分子機能とがんの進行におけるその役割の両方は、とらえどころのないままです。ここでは、臨床的に使用された抗体MAB120.545の3つの抗原結合断片（FAB）に結合した三量体ヒトSTEAP1の約3.0Åのcryo-em構造を提示します。この構造により、STEAP1はレダクターゼ様の立体構造を採用し、細胞外ヘリックスを介してFABSと相互作用することが明らかになりました。ヒト細胞の酵素アッセイは、STEAP1がファミリーメンバーSTEAP4の細胞内NADPH結合ドメインに融合すると鉄（III）還元を促進することを明らかにし、STEAP1がSTEAPヘテロトリマーの鉄還元酵素として機能することを示唆しています。私たちの研究は、STEAP1の分子メカニズムを解読するための基盤を提供し、癌のSTEAP1を標的とする新しい治療戦略の設計に役立つ可能性があります。

Six-transmembrane epithelial antigen of the prostate 1 (STEAP1) is an integral membrane protein that is highly up-regulated on the cell surface of several human cancers, making it a promising therapeutic target to manage these diseases. It shares sequence homology with three enzymes (STEAP2-STEAP4) that catalyze the NADPH-dependent reduction of iron(III). However, STEAP1 lacks an intracellular NADPH-binding domain and does not exhibit cellular ferric reductase activity. Thus, both the molecular function of STEAP1 and its role in cancer progression remain elusive. Here, we present a ∼3.0-Å cryo-EM structure of trimeric human STEAP1 bound to three antigen-binding fragments (Fabs) of the clinically used antibody mAb120.545. The structure revealed that STEAP1 adopts a reductase-like conformation and interacts with the Fabs through its extracellular helices. Enzymatic assays in human cells revealed that STEAP1 promotes iron(III) reduction when fused to the intracellular NADPH-binding domain of its family member STEAP4, suggesting that STEAP1 functions as a ferric reductase in STEAP heterotrimers. Our work provides a foundation for deciphering the molecular mechanisms of STEAP1 and may be useful in the design of new therapeutic strategies to target STEAP1 in cancer.