Caax-Motif隣接する残基は、最適ではない条件下でGタンパク質プレニル化を制御します

プレニル化は、移動、増殖、生存を含むさまざまな細胞プロセスに関与するタンパク質の膜相互作用をサポートする普遍的で不可逆的な翻訳後修飾です。したがって、プレニル化の調節不全は、癌、血管疾患、神経変性疾患を含む複数の障害に寄与します。プレニル化中、プレニルトランスフェラーゼ酵素は、シオエーテル結合を介して代謝的にイソプレノイド脂質をタンパク質に生成しました。スタチンによる脂質合成経路の薬理学的阻害は、高脂血症を制御するための治療的アプローチでした。スタチンがサブタイプ依存的にGタンパク質γ（Gγ）の膜結合を阻害するという以前の発見に基づいて、この微分の分子推論を調査しました。フルバスタチンおよびプレニルトランスフェラーゼ阻害剤に曝露した細胞におけるカルボキシ末端（CT）変異Gγのプレニル化効果を調べ、ライブセルコンポーカルイメージングを使用して蛍光タグ付けされたGγサブユニットとその変異体の細胞内局在を監視しました。CT残基の可逆的な光遺伝学のマスキングマスキングを使用して、プレニル化プロセスとプレニル化タンパク質の膜相互作用への寄与を調べました。我々の発見は、特定のCT残基がGγポリペプチドスタチン感受性の膜相互作用とプレニル化効果を調節することを示唆しています。また、我々の結果は、CTのいくつかの疎水性および充電された残基が、特に最適ではない条件下で、タンパク質のプレニル化能力の重要な決定因子であることを示しています。異なるGγサブタイプの細胞と組織特異的発現を考えると、我々の発見は、特定の細胞および組織におけるスタチンがヘテロトリミーGタンパク質シグナル伝達を微妙に摂取する方法と理由を説明します。我々の結果は、RAS癌遺伝子阻害剤としてスタチンを再利用する分子推論と、癌治療におけるプレニルトランスフェラーゼ阻害剤を使用しないことを提供するかもしれません。

Prenylation is a universal and irreversible post-translational modification that supports membrane interactions of proteins involved in various cellular processes, including migration, proliferation, and survival. Thus, dysregulation of prenylation contributes to multiple disorders, including cancers, vascular diseases, and neurodegenerative diseases. During prenylation, prenyltransferase enzymes tether metabolically produced isoprenoid lipids to proteins via a thioether linkage. Pharmacological inhibition of the lipid synthesis pathway by statins has long been a therapeutic approach to control hyperlipidemia. Building on our previous finding that statins inhibit membrane association of G protein γ (Gγ) in a subtype-dependent manner, we investigated the molecular reasoning for this differential. We examined the prenylation efficacy of carboxy terminus (Ct) mutated Gγ in cells exposed to Fluvastatin and prenyl transferase inhibitors and monitored the subcellular localization of fluorescently tagged Gγ subunits and their mutants using live-cell confocal imaging. Reversible optogenetic unmasking-masking of Ct residues was used to probe their contribution to the prenylation process and membrane interactions of the prenylated proteins. Our findings suggest that specific Ct residues regulate membrane interactions of the Gγ polypeptide statin sensitivity, and prenylation efficacy. Our results also show that a few hydrophobic and charged residues at the Ct are crucial determinants of a protein's prenylation ability, especially under suboptimal conditions. Given the cell and tissue-specific expression of different Gγ subtypes, our findings explain how and why statins differentially perturb heterotrimeric G protein signaling in specific cells and tissues. Our results may provide molecular reasoning for repurposing statins as Ras oncogene inhibitors and the failure of using prenyltransferase inhibitors in cancer treatment.