T42A変異がSHP2の機能に与える影響
T42A変異はSHP2の結合と認識を変えて、病気の進行に影響を与えるんだ。
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SHP2は体中にあるたんぱく質で、細胞の成長や免疫システム、代謝などいくつかのプロセスに重要な役割を果たしてるんだ。PTPN11遺伝子がSHP2を作るのを担当してて、この遺伝子に変異があると、発達に問題を引き起こすノナン症候群や子供に影響を与える白血病など、いろんな健康問題につながることがあるよ。他の血液がんや固形腫瘍にも変異が見られることがあるんだ。
SHP2の構造
SHP2は主に3つの部分からなっていて、1つはたんぱく質からリン酸基を取り除くのを手助けし、他の2つは特定のリン酸基が付いてるたんぱく質を認識するんだ。この2つの部分はSH2ドメインって呼ばれてて、たんぱく質の働き方や細胞内での行き先を制御するんだ。SHP2の1つの部分が別の部分と相互作用すると、たんぱく質を活性化させたり、働かなくさせたりすることができるよ。
病気関連の変異
PTPN11遺伝子には100以上の変異がいろんな病気に関連付けられてるんだ。これらの変異の大半はSHP2の1つの部分が別の部分と相互作用するところで起こって、たんぱく質が本来なら活性化しないときにアクティブになっちゃうんだ。一部の変異はSHP2が他のたんぱく質とどう相互作用するかを変えちゃうから、さまざまな病気につながる可能性があるよ。
T42A変異に注目
注目を集めてる変異の1つがT42Aだ。この変異はSHP2が特定のたんぱく質に結合する強さを変えるだけじゃなくて、異なる種類のたんぱく質を認識する能力も変えちゃうことが研究でわかってるんだ。この変異は面白いっていうのは、SHP2が通常のバージョンと比べて特定のたんぱく質によりよく結合するようになるからなんだ。
変異の実験
T42AがSHP2をどう変えるかをもっと知るために、研究者たちはいくつかの実験を設計したよ。彼らはこの変異がSHP2の別のたんぱく質との結合にどう影響するかを評価したんだ。結果は、T42AがSHP2と特定のリン酸ペプチド(リン酸基が付いてるたんぱく質の一部)との結合を強化することを示したよ。
結合実験
研究者たちはT42Aと通常のSHP2の結合強度を比較したんだ。そしたら、T42Aが特定のリン酸ペプチドにかなり良く結合することがわかった。このことはT42AがSHP2が他のたんぱく質とどう相互作用するかを変えちゃって、特定の信号で活性化される可能性が高くなることを示唆してるよ。
結合の特異性
結合強度だけじゃなくて、研究者たちはT42AがSHP2の異なるたんぱく質配列を認識する能力をどう変えるかも調べたんだ。そしたら、T42AがSHP2が結合を好むアミノ酸のパターンを変えちゃうことを発見したよ。これによって、T42A変異を持つSHP2は細胞内のさまざまな信号に異なる反応を示すかもしれないんだ。
細胞内研究
次に、研究者たちは実験室で見られた変化が生きた細胞でも起こるかどうかを見たんだ。彼らは通常のSHP2とT42A変異を持つSHP2を人の細胞に発現させて、他のたんぱく質との相互作用を調べたよ。そしたら、SHP2T42AがSHP2WTよりも特定のたんぱく質ともっと多く相互作用してることがわかって、変異が実際の生物学的環境で機能する能力を高めることを示唆してるんだ。
信号の活性化
研究者たちはT42AがSHP2の信号経路における役割にどう影響するかも調べたよ。SHP2は細胞成長や生存に影響を与える経路で重要なんだ。異なるたんぱく質を使って細胞を刺激して、通常のSHP2と変異したSHP2の反応を測定した結果、SHP2T42Aが通常のSHP2よりも強い信号を引き起こすことがわかった。このことは、変異がSHP2を細胞の成長を促す信号に対してより反応しやすくすることを示してるよ。
病気への影響
T42AがSHP2の機能をどう変えるかを理解することで、この変異が特定の病気に関連付けられる理由がわかるんだ。T42Aは特定の信号パートナーとの相互作用を増やすから、SHP2が制御する経路の活動が高まる可能性があるんだ。これががんやSHP2の変異に関連する他の病気の発展に寄与するかもしれないよ。
SHP2の他の変異
研究者たちはSHP2の他の変異も調べたんだ。例えば、L43FやT52Sの変異があって、これらはSHP2の活動に異なる影響を与えるみたいだ。この変異たちはT42Aほどの影響はないけど、結合特性や活動レベルにわずかな変化を引き起こすことがあるよ。
結論
要するに、SHP2のT42A変異は特定のたんぱく質に結合する能力を大幅に高めて、異なる配列の認識を変えちゃうんだ。この変化はSHP2の変異がさまざまな病気につながる理由を理解するのに重要なんだ。T42Aや他の変異がSHP2の活動や人の健康への影響を完全に探るには、さらに研究が必要だよ。この知識がSHP2に関連する病気の理解や治療戦略に役立つかもしれないね。
タイトル: The pathogenic T42A mutation in SHP2 rewires the interaction specificity of its N-terminal regulatory domain
概要: Mutations in the tyrosine phosphatase SHP2 are associated with a variety of human diseases. Most mutations in SHP2 increase its basal catalytic activity by disrupting auto-inhibitory interactions between its phosphatase domain and N-terminal SH2 (phosphotyrosine recognition) domain. By contrast, some disease-associated mutations located in the ligand-binding pockets of the N- or C- terminal SH2 domains do not increase basal activity and likely exert their pathogenicity through alternative mechanisms. We lack a molecular understanding of how these SH2 mutations impact SHP2 structure, activity, and signaling. Here, we characterize five SHP2 SH2 domain ligand-binding pocket mutants through a combination of high-throughput biochemical screens, biophysical and biochemical measurements, and molecular dynamics simulations. We show that, while some of these mutations alter binding affinity to phosphorylation sites, the T42A mutation in the N-SH2 domain is unique in that it also substantially alters ligand-binding specificity, despite being 8-10 [A] from the specificity-determining region of the SH2 domain. This mutation exerts its effect on sequence specificity by remodeling the phosphotyrosine binding pocket, altering the mode of engagement of both the phosphotyrosine and surrounding residues on the ligand. The functional consequence of this altered specificity is that the T42A mutant has biased sensitivity toward a subset of activating ligands and enhances downstream signaling. Our study highlights an example of a nuanced mechanism of action for a disease-associated mutation, characterized by a change in protein-protein interaction specificity that alters enzyme activation. Significance StatementThe protein tyrosine phosphatase SHP2 is mutated in a variety of human diseases, including several cancers and developmental disorders. Most mutations in SHP2 hyperactivate the enzyme by destabilizing its auto-inhibited state, but several disease-associated mutations do not conform to this mechanism. We show that one such mutation, T42A, alters the ligand binding specificity of the N-terminal regulatory domain of SHP2, causing the mutant phosphatase to be more readily activated by certain upstream signals than the wild-type phosphatase. Our findings reveal a novel mode of SHP2 dysregulation that will improve our understanding of pathogenic signaling. Our study also illustrates how mutations distal to the specificity-determining region of a protein can alter ligand binding specificity.
著者: Neel H Shah, A. E. van Vlimmeren, R. Voleti, C. A. Chartier, Z. Jiang, D. Karandur, P. A. Humphries, W.-L. Lo
最終更新: 2024-04-09 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.10.548257
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.07.10.548257.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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