Vliv proteinu 14-3-3 na intradoménové interakce ubiktivin ligasy Nedd4-2

Abstract

CZ Lidská ubikvitin ligasa Nedd4-2 (NEDD4L) ubikvitinuje široké spektrum membránových proteinů a receptorů a hraje tak klíčovou roli v udržování homeostázy organismu. Tento enzym je regulován fosforylací a následnou interakcí s proteiny 14-3-3, čímž je primárně ovlivněna schopnost proteinu Nedd4-2 interagovat s různými substráty. Jen velmi málo je však známo o molekulární podstatě této protein-proteinové interakce. V této práci jsme se zaměřili na biofyzikální charakterizaci úlohy jednotlivých fosforylačních míst a mapování strukturních změn Nedd4-2 způsobených vazbou proteinů 14-3-3. Naše experimenty za užití metod analytické ultracentrifugace odhalily, že k stabilní vazbě proteinu Nedd4-2 na proteiny 14-3-3 je zapotřebí primárně dvou fosforylačních míst Ser342 a Ser448 . Krystalová struktura komplexu 14-3-3ηΔC:Nedd4-2335-455 T367A poté odhalila simultánní vazbu obou fosforylovaných reziduí do vazebného žlábku proteinu 14-3-3. Modelování na základě dat z maloúhlového rozptylu rentgenového záření a chemického zesítění spojeného s hmotnostní spektrometrií nastínilo rozsáhlé strukturní změny v oblasti jednotlivých domén proteinu Nedd4-2. Vazba proteinu 14-3-3η blokuje doménu WW3 proteinu Nedd4-2 v centrálním kanálu proteinu 14-3-3 a zároveň mění vzájemné pozice domén WW2 a WW4. WW domény Nedd4-2 jsou...

EN The human ubiquitin ligase Nedd4-2 (NEDD4L) ubiquitinates a wide range of membrane proteins and receptors, playing a key role in maintaining homeostasis. This enzyme is regulated by phosphorylation and subsequent interaction with 14-3-3 proteins, which primarily affects its ability to interact with various substrates. However, very little is known about the molecular basis of this protein-protein interaction. In this work, we focused on biophysical characterization of the role of individual phosphorylation sites and also on mapping the structural changes in the Nedd4- 2 protein induced by 14-3-3 protein binding. Our experiments using analytical ultracentrifugation methods revealed that two phosphorylation sites Ser342 and Ser448 are primarily required for stable binding of Nedd4-2 to 14-3-3 proteins. The crystal structure of the 14-3-3ηΔC:Nedd4-2335-455 T367A complex than revealed the simultaneous binding of both phosphorylated residues to the binding groove of 14-3-3 protein. Subsequent modeling based on small-angle X-ray scattering and chemical cross-linking data combined with mass spectrometry indicated extensive structural changes in the individual domains of the Nedd4-2 protein. Binding of 14-3-3η protein blocks the WW3 domain of Nedd4-2 in the central channel of 14-3-3 protein, while...