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解析双特异性 GAP 的作用机制。

Unravelling the mechanism of dual-specificity GAPs.

机构信息

Abteilung Strukturelle Biologie, Max-Planck-Institut für Molekulare Physiologie, Dortmund, Germany.

出版信息

EMBO J. 2010 Apr 7;29(7):1205-14. doi: 10.1038/emboj.2010.20. Epub 2010 Feb 25.

Abstract

The molecular mechanism by which dual-specificity RasGAPs of the Gap1 subfamily activate the GTP hydrolysis of both Rap and Ras is an unresolved phenomenon. RasGAPs and RapGAPs use different strategies to stimulate the GTPase reaction of their cognate G-proteins. RasGAPs contribute an arginine finger to orient through the Gln61 of Ras the nucleophilic water molecule. RapGAP contributes an asparagine (Asn thumb) into the active site to substitute for the missing Gln61. Here, by using steady-state kinetic assays and time-resolved Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) experiments with wild type and mutant proteins, we unravel the remarkable mechanism for the specificity switch. The plasticity of GAP1(IP4BP) and RASAL is mediated by the extra GTPase-activating protein (GAP) domains, which promote a different orientation of Ras and Rap's switch-II and catalytic residues in the active site. Thereby, Gln63 in Rap adopts the catalytic role normally taken by Gln61 of Ras. This re-orientation requires specific interactions between switch-II of Rap and helix-alpha6 of GAPs. This supports the notion that the specificities of fl proteins versus GAP domains are potentially different.

摘要

双特异性 RasGAPs 家族的 Gap1 亚家族激活 Rap 和 Ras 的 GTP 水解的分子机制是一个未解决的现象。RasGAPs 和 RapGAPs 使用不同的策略来刺激其同源 G 蛋白的 GTPase 反应。RasGAPs 通过将精氨酸手指定向到 Ras 的 Gln61 来促进亲核水分子的进入。RapGAP 贡献一个天冬酰胺(Asn 拇指)进入活性位点以取代缺失的 Gln61。在这里,通过使用稳态动力学测定和带有野生型和突变蛋白的时间分辨傅里叶变换红外光谱(FTIR)实验,我们揭示了特异性开关的显著机制。GAP1(IP4BP) 和 RASAL 的可塑性由额外的 GTP 酶激活蛋白 (GAP) 结构域介导,这些结构域促进 Ras 和 Rap 的开关-II 和催化残基在活性位点中的不同取向。从而,Rap 的 Gln63 采用 Ras 的 Gln61 通常所扮演的催化作用。这种重新取向需要 Rap 的开关-II 和 GAPs 的α6 螺旋之间的特定相互作用。这支持了 fl 蛋白与 GAP 结构域的特异性可能不同的观点。

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引用本文的文献

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9
Structural mechanisms of plexin signaling.丛状蛋白信号传导的结构机制。
Prog Biophys Mol Biol. 2015 Sep;118(3):161-8. doi: 10.1016/j.pbiomolbio.2015.03.006. Epub 2015 Mar 28.

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