Springer Science and Business Media LLC

Ubiquitin (E3) ligases tương tác với các enzyme chuyển conjugate ubiquitin đặc hiệu (E2) để ubiquitinate các protein mục tiêu cụ thể. Sự kết hợp giữa E2 và E3 quyết định loại và hệ quả sinh học của ubiquitination, do đó việc hiểu rõ cơ sở của tính đặc hiệu trong các tương tác E2:E3 là rất quan trọng. E3 ligase CHIP tương tác với Hsp70 và Hsp90 và ubiquitinate các protein mục tiêu được chaperone bởi các protein sốc nhiệt này. CHIP tương tác với hai loại enzyme E2, UbcH5 và Ubc13-Uev1a. Tuy nhiên, vẫn chưa rõ lý do tại sao CHIP lại liên kết với các enzyme E2 này thay vì những enzyme khác, và liệu CHIP có ưu tiên tương tác với UbcH5 hay Ubc13-Uev1a, hai enzyme này hình thành các chuỗi polyubiquitin khác nhau hay không.

Cấu trúc tinh thể 2.9 Å của miền U-box của CHIP tương tác với UbcH5a cho thấy CHIP liên kết với UbcH5 và Ubc13 thông qua các đặc điểm tính đặc hiệu tương tự, bao gồm một mô típ S-P-A trên các enzyme E2. Các đặc điểm này đóng góp khác nhau vào tổng thể các tương tác giữa CHIP và hai enzyme E2. CHIP trải qua quá trình tự-ubiquitination bởi UbcH5 nhưng không phải bởi Ubc13-Uev1a. Thay vào đó, CHIP thúc đẩy sự hình thành polyubiquitin không gắn kết bởi Ubc13-Uev1a. CHIP cũng tương tác một cách hiệu quả với enzyme E2 loại III Ube2e2, trong đó các yếu tố tính đặc hiệu liên kết với UbcH5 và Ubc13 được bảo tồn cao.

Cấu trúc CHIP:UbcH5a nhấn mạnh tầm quan trọng của các yếu tố tính đặc hiệu nằm trên các vòng dài và xoắn trung tâm của U-box CHIP, cũng như trên xoắn N-termin và các vòng L4 và L7 của các enzyme E2 tương ứng. Mô típ S-P-A và các yếu tố tính đặc hiệu khác xác định tập hợp các enzyme E2 tương ứng cho CHIP, có thể bao gồm nhiều enzyme E2 loại III. Các tương tác của CHIP với UbcH5, Ube2e2 và Ubc13-Uev1a nhất quán với quan niệm rằng Ubc13-Uev1a có thể hoạt động tuần tự với các enzyme E2 khác để thực hiện quá trình polyubiquitination liên kết K63 của các chất nền CHIP.

Các protein thuộc họ tetraspanin chứa bốn miền xuyên màng (TM1-4) được liên kết bởi hai vòng ngoài tế bào và một vòng ngắn trong tế bào, với các đầu N- và C-terminus ngắn ở trong tế bào. Mặc dù đã có phân tích cấu trúc và chức năng của vòng ngoài lớn hơn, tổ chức và vai trò của các miền xuyên màng vẫn chưa được đánh giá một cách hệ thống.

Trong số 28 protein tetraspanin ở người, các chuỗi TM1-3 hiển thị một mô hình lặp heptad đặc trưng ( abcdefg )_n. Ở TM1, vị trí a được chiếm bởi các dư lượng lớn cấu trúc bảo tồn và vị trí d chứa các dư lượng Asn và Gly được bảo tồn cao. Ở TM2, vị trí a được chiếm bởi các dư lượng nhỏ bảo tồn (Gly/Ala/Thr), và vị trí d có một Gly được bảo tồn cùng với hai dư lượng aliphatic lớn. Ở TM3, ba vị trí a trong lặp heptad được lấp đầy bởi hai leucine và một dư lượng glutamate/glutamine, và hai vị trí d được chiếm bởi các dư lượng Phe/Tyr hoặc Val/Ile/Leu. Không có mô hình heptad nào rõ ràng trong các chuỗi TM4. Các đột biến ở các glycine được bảo tồn trong protein CD9 của người (Gly25 và Gly32 ở TM1; Gly67 và Gly74 ở TM2) dẫn đến sự kết tụ của các protein đột biến trong tế bào. Mô hình hóa giao diện TM1-TM2 trong CD9, sử dụng một thuật toán mới, dự đoán sự đóng gói chặt chẽ của các dư lượng lớn được bảo tồn chống lại các dư lượng Gly được bảo tồn dọc theo hai chuỗi xoắn. Giao diện homodimeric của CD9 đã được lập bản đồ, bằng cách liên kết chéo disulfide của các đột biến cysteine đơn, gần với các dư lượng Leu14 và Phe17 ở TM1 (các vị trí g và c ) và Gly77, Gly80 và Ala81 ở TM2 (các vị trí d , g và a , tương ứng). Các đột biến ở các dư lượng a và d trong cả TM1 và TM2 (Gly25, Gly32, Gly67 và Gly74), tham gia vào tương tác TM1-TM2 nội phân tử, cũng làm giảm mạnh tương tác giữa các phân tử, được đánh giá thông qua việc liên kết chéo của Cys80.

Các kết quả của chúng tôi gợi ý rằng các tương tác nội và liên phân tử của tetraspanin được trung gian bởi các dư lượng được bảo tồn ở các vùng gần nhau nhưng khác biệt của TM1 và TM2. Một yếu tố cấu trúc chính xác định tương tác TM1-TM2 trong các tetraspanin là sự đóng gói cụ thể của các dư lượng lớn chống lại các dư lượng nhỏ.

Có một số phương pháp hiện có để so sánh các cấu trúc protein. Các phương pháp này đã được phân tích về hiệu suất trong việc xác định các protein có liên quan về cấu trúc/evolutionary, nhưng cho đến nay vẫn chưa có nhiều sự chú ý vào việc so sánh khách quan giữa các phân bố được tạo ra từ những phương pháp khác nhau.

Chúng tôi đã phân tích và so sánh các phân bố cấu trúc thu được từ các phương pháp khác nhau sử dụng ba bộ cặp protein có liên quan cấu trúc. Bộ đầu tiên tương ứng với 355 cặp protein đồng dạng xa theo cơ sở dữ liệu SCOP (bộ ASTRAL40). Bộ thứ hai được lấy từ cơ sở dữ liệu SISYPHUS và bao gồm 69 cặp protein (bộ SISY). Bộ thứ ba gồm 40 cặp khó khăn trong việc so khớp (bộ RIPC). Phân bố của các cặp trong bộ này yêu cầu các indel có số lượng và kích thước đáng kể và một số protein có liên quan bởi các hoán vị vòng tròn, cho thấy tính biến đổi cấu hình rộng rãi hoặc bao gồm các lặp lại. Hai phương pháp tiêu chuẩn (CE và DALI) đã được áp dụng để so khớp các protein trong bộ ASTRAL40. Mức độ tương đồng cấu trúc được xác định bởi cả hai phương pháp là rất tương quan và các phân bố từ hai phương pháp đồng ý với nhau trên trung bình hơn một nửa các vị trí đã được so khớp. CE, DALI, cũng như bốn phương pháp bổ sung khác (FATCAT, MATRAS, C _α -match và SHEBA) đã được so sánh bằng cách sử dụng bộ SISY và RIPC. Độ chính xác của các phân bố được đánh giá bằng cách so sánh với các phân bố tham chiếu. Các phân bố được tạo ra bởi các phương pháp khác nhau trên trung bình phù hợp với hơn một nửa các phân bố tham chiếu trong bộ SISY. Các phân bố thu được trong bộ RIPC khó khăn hơn có xu hướng khác biệt đáng kể và phù hợp với các phân bố tham chiếu ít thành công hơn so với các phân bố của bộ SISY.

Các phân bố được tạo ra bởi các phương pháp khác nhau có xu hướng đồng ý ở mức độ đáng kể, nhưng sự đồng ý thấp hơn cho các cặp khó khăn hơn. Các kết quả cho việc so sánh với các phân bố tham chiếu là đáng khích lệ, nhưng cũng chỉ ra rằng vẫn còn chỗ để cải thiện.