Wgląd w specyfikę i funkcję niezbędnego białka sygnałowego

Analiza strukturalna przeprowadzona przez zespół All-RIKEN dostarcza szczegółowych informacji na temat tego, w jaki sposób DOCK moduluje funkcję komórkowej proteinazy kinetochorowej (DOCK) oraz jak znane mutacje związane z chorobą utrudniają tę aktywność.

Różne białka DOCK odgrywają ważną rolę w regulacji ruchliwości i dojrzewania komórek, ale są również związane z przerzutami nowotworowymi i innymi zaburzeniami. Chociaż wiadomo, że funkcja DOCK jest częściowo koordynowana przez różne białka pochłaniania i ruchu komórek (ELMO), dokładny mechanizm tej regulacji nie został dobrze poznany.

„Uznaliśmy, że konieczne jest przeanalizowanie struktury całego kompleksu białkowego ELMO-DOCK” – mówi Mutsuko Kukimoto-Niino z Centrum Badań Układów Dynamicznych RIKEN.

Aby to osiągnąć, ona i jej koledzy zastosowali technikę zwaną krio-Mikroskop elektronowy, który może generować trójwymiarowe mapy strukturalne białek w rozdzielczości w skali atomowej (ryc. 1).

Jako model przeanalizowali struktury, w których ELMO1 i DOCK5 zostały złożone w kompleksy za pomocą Rac1, białka sygnałowego, które inicjuje procesy biologiczne kontrolowane przez DOCK5. Eksperymenty te pozwoliły im skoncentrować się na określonej domenie ELMO1, która pośredniczy w interakcji z DOCK5, ale zapewniło to również włączenie Rac1 do kompleksu.

Rac1 jest tylko jedną z kilku cząsteczek sygnalizacyjnych, z którymi mogą oddziaływać różne białka DOCK, a specyficzność tego partnerstwa jest krytycznym wyznacznikiem odpowiedzi komórkowej generowanej przez aktywność DOCK. Seria eksperymentów mutagenezy wykazała, że ​​interakcje ELMO1 z Rac1 są niezbędne do ustalenia tej specyficzności. Innymi słowy, wiązanie DOCK5–Rac1 zostało osłabione z powodu zmian sekwencji, które zaburzały ten region ELMO1.

Modelowanie komputerowe potwierdziło, że kompleks DOCK5–ELMO1 był praktycznie niezdolny do wiązania się z Cdc42, sygnał białkowy Wiadomo, że wiąże się z innymi członkami rodziny białek DOCK.

„Najbardziej interesującym odkryciem w tym badaniu jest to, że ELMO nie tylko pomaga aktywować białka sygnalizacyjne przez DOCK, ale także bierze udział w ich specyficznym rozpoznawaniu” – mówi Kukimoto-Niino.

Badaczom udało się również zmapować mutacje związane z chorobą na określone elementy funkcjonalne w obrębie kompleksu. Na przykład prześledzili mutację, która naraża myszy na ostre uszkodzenie zaćmy, w domenie w DOCK5, która zazwyczaj pokazuje to białko do błony komórkowej.

Idąc dalej, zespół zamierza wygenerować dodatkowe migawki strukturalne białek DOCK o wysokiej rozdzielczości na różnych etapach procesu sygnalizacji, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób regulowana jest ich aktywność.