1.简介
前辈信使RNA(pre-mRNA)剪接是由一种高度动态的多兆位核糖核蛋白(RNP)机械,即剪接体催化的(Will&Lührmann,2011; 沃尔等。, 2009). 小核RNPs(snRNPs)U1、U2、U4、U5和U6是主要的U2型剪接体的主要亚单位。这些snRNP中的每一个都包含一个颗粒特异性snRNA、七种常见的Sm蛋白[在U6的情况下为类似Sm(LSm)蛋白]和一组颗粒特异性蛋白(Will&Lührmann,2001). U5 snRNP是唯一一个也被小剪接体使用的snRNP亚基(Will&Lührmann,2005). 除snRNP外,许多与snRNP不稳定相关的蛋白质和蛋白质复合物也加入剪接体以促进和调节前mRNA剪接(Agafonov等。, 2011). 对于每一轮剪接,剪接体通过snRNP和非nRNP蛋白的逐步结合在前mRNA上重新组装。其催化中心不是预先形成的,而是在组装过程中通过每个组装阶段特定RNA–蛋白质相互作用网络的重复、广泛重塑而出现的,最终通过两个酯交换反应引发内含子切除和外显子连接,称为步骤1和步骤2(Wahl等。, 2009; Will&Lührmann,2011年).
SnRNP本身通过复杂的途径组装,在U1、U2、U4和U5的情况下包括细胞质和核相(Will&Lührmann,2001; Matera&Wang,2014年; 格罗斯等。, 2017). 相应的snRNAs是由RNA聚合酶II(Pol II)合成的,Pol II用m修饰7G帽,由整合复合体加工并输出到细胞质。在这里,Sm蛋白通过蛋白精氨酸甲基转移酶5复合物和存活运动神经元(SMN)复合物逐步组装,在snRNAs中富含U的Sm位点周围形成环状结构。然后,三甲基鸟苷合酶1催化m的超甲基化7G盖产生m2,2,7个G盖。超甲基化帽和组装的Sm核心结构域作为复合核定位信号,促进Sm核心RNP重返核。
将颗粒特异性蛋白整合到snRNP中还需要特定的组装因子和伴侣。例如,在人类细胞中,衔接蛋白、核FMR1相互作用蛋白1和热休克蛋白90(HSP90)/Rvb1–Rvb2–Tah1–Pih1(RT2P)伴侣机制与核定位SMN复合体协同促进U4/U6特异性蛋白NHP2样蛋白1和前mRNA处理因子(PRPF)的整合31进入U4/U6 di-snRNP(比萨罗等。, 2015). HSP90/RT2P伴侣机制还支持由PRPF8蛋白(酵母中的Prp8p)、116 kDa U5小核糖核蛋白组分(EFTUD2;酵母中的Snu114p),U5小核核蛋白200 kDa解旋酶(SNRNP200;酵母中的Brr2p)和细胞质中的SNRNP40蛋白,从而促进成熟U5 snRNP(Malinová等。, 2017). 后生动物(Malinová等。, 2017; 克里米舍娃等。, 2021; 埃尔克伦茨等。, 2021; 伯格福德等。, 2022).
一些snRNP在前mRNA剪接过程中发生了深刻的重塑,需要特定的再循环机制来重组颗粒以进行进一步的剪接。例如,在剪接体激活期间,U4/U6双snRNP中广泛碱基配对的U4和U6 snRNAs被SNRNP200解旋酶解链,U4 snRNA和所有U4/U6-相关蛋白被置换(拉格鲍尔等。, 1998; Raghunathan和Guthrie,1998年; 阿加福诺夫等。, 2011). 此外,在人类细胞中,U5 snRNP以20S颗粒的形式进入剪接体,但由于加入PRPF19复合物和其他因子(Makarov等。2002年). 迟到从头开始核Cajal小体中发生前mRNA剪接后snRNP的生物生成步骤和再循环(Staněk&Neugebauer,2004, 2006; 斯莱曼等。, 2001; Sleeman&Lamond,1999年).
U5特异性PRPF8蛋白是最保守的核蛋白之一,在剪接体的催化中心协调蛋白质、snRNAs和前mRNA(Grainger&Beggs,2005). PRPF8在其C末端包含两个调节性假酶结构域,包括RNase H样(RH)和Jab1/MPN-like(JM)折叠(Pena等。, 2007, 2008; 张等。, 2007; 杨等。, 2008; 里奇等。, 2008). 在酵母中,A1顺反子拼接因子(Aar2p)被描述为一种U5 snRNP组装和再循环因子,它介导细胞质中缺乏Brr2p解旋酶的前U5 snRNA的形成(Gottschalk等。, 2001; Boon公司等。, 2007). Aar2p同时结合Prp8p的RH和JM结构域(Weber等。, 2011, 2013; 加莱伊等。, 2013). 通过隔离Brr2p RNA解旋酶的主要结合位点Prp8p JM结构域,Aar2p最初阻止了Brr2p整合到U5 snRNP(Weber等。, 2013; 加莱伊等。, 2013). Aar2p伴随着Brr2p缺失的前U5 snRNP粒子进入核,其中磷酸化它的Ser253残基触发了Aar2p的重新折叠和释放,允许Brr2p进入U5 snRNP的生物发生(Boon等。, 2007; 韦伯等。, 2013).
在之前的研究中,我们证明人类Aar2p同源物AAR2是由c20或f4HeLa细胞中的基因及其稳定结合PRPF8 RH结构域在体外(桑托斯等。, 2015). 然而,人类AAR2和酵母Aar2p仅表现出24%的序列一致性,质疑其结构和分子机制的保守程度。蛋白质组学研究和下拉实验表明,人类AAR2也参与U5-snRNP组装(Malinová等。, 2017; 克里米舍娃等。, 2021)人类AAR2已被鉴定为与PRPF8、EFTUD2、SNRNP200和SNRNP40(Malinová等。, 2017),确实表明了酵母和人类中Aar2p/AAR2介导的U5 snRNP组装步骤的潜在差异。
这里,我们报告一个共晶人AAR2与PRPF8 RH结构域(PRPF8)复合物的结构右侧)并进一步研究AAR2与PRPF8片段和SNRNP200解旋酶的相互作用在体外与酵母中的情况相反,我们发现人类AAR2–PRPF8右侧复合物不结合PRPF8 JM结构域,因此允许形成三聚体AAR2–PRPF8–SNRNP200复合物。与酵母一样,人类AAR2–PRPF8右侧相互作用被取消在体外通过磷酸模拟S284E(酵母中的S253E)突变,表明AAR2通过磷酸化。此外,AAR2似乎锁定了PRPF8右侧在第一步构象中,将构象开关阻断为第二步,Mg2+-U5-snRNP生物发生过程中的协同构象。我们的研究结果首次揭示了人类AAR2–PRPF8右侧并暗示AAR2在剪接体组装中的作用与在酵母中不同。
2.材料和方法
2.1. 蛋白质复合物的克隆、表达、蛋白质纯化和重组
我们使用了一种改进的pFL载体,该载体编码一种截短版本的人类SNRNP200,缺少前394个残基(残基395–2136),并且含有一个N末端,TEV-可裂解的His10标签(桑托斯等。, 2012),编码人类PRPF8的pET-M11质粒右侧(残基1747–2016),并且含有N末端,TEV可裂解His6标签(佩纳等。, 2008; 韦伯等。, 2011),编码人类PRPF8的pET-M11质粒吉咪(残基2064–2335)并含有N末端TEV-可裂解GST标签(Mozaffari-Jovin等。, 2013)和编码人类AAR2或AAR2的pFL载体Δ环(氨基酸残基170–200被三个丝氨酸取代的AAR2),两个AAR2结构均含有N末端,TEV-cleavable His10标签(桑托斯等。, 2015),如前所述。插入物来自密码优化的合成基因。编码PRPF8 C末端片段的DNA片段(包括RH和JM结构域;PRPF8RH-JM公司; 残基1760–2335)从密码子优化的PCR扩增prpf8型利用XhoI和NdeI(NEB)通过限制性酶克隆将合成基因克隆到pIDK供体载体中。序号200395–2136-pFL和prpf8型1760–2335-通过Cre-Lox重组融合pIDK并用于bacmid制备。利用EcoRI和HindIII(NEB)的限制性酶克隆技术,将编码人类AAR2残基1–364的密码优化DNA片段克隆到改良的pFL载体中,以指导AAR2的产生1–364包含C末端His6标签。利用BamHI和XhoI将编码人类AAR2的密码优化DNA片段克隆到pcDNA3.1(+)中限制性内切酶(NEB)指导包含N端FLAG标签的AAR2的生产。根据制造商的说明,使用QuikChange定点突变试剂盒(Stratagene)引入突变。所有结构均通过染料终止测序(Seqlab)进行验证。
纯化人SNRNP200395–2136(8 毫克 毫升−1; 桑托斯等。, 2012),PRPF8右侧(30 毫克 毫升−1; 佩纳等。, 2008),PRPF8吉咪(10) 毫克 毫升−1; 莫扎法里·乔文等。, 2013),AAR2(12 毫克 毫升−1; 桑托斯等。, 2015),AAR2Δ环(12 毫克 毫升−1; 桑托斯等。, 2015),一个SNRNP200395–2136–PRPF8吉咪复杂(Mozaffari-Jovin等。, 2013; 8 毫克 毫升−1)和AAR2–PRPF8右侧复合(20 毫克 毫升−1; 桑托斯等。, 2015)如前所述获得。美国航空航天局21–364(11 毫克 毫升−1)按照AAR2的描述进行生产和纯化,但省略了TEV蛋白酶切割步骤,留下了His6标签完好无损。SNRNP200号395–2136和PRPF8RH-JM公司基于从Sf9细胞中的重组杆状病毒衍生的重组杆状病毒共同生产。用于纯化SNRNP200395–2136–PRPF8RH-JM公司复合物,细胞在再悬浮缓冲液中再悬浮[50 米M(M)Tris–HCl pH值8.0,300 米M(M)氯化钠,5%(v(v)/v(v))甘油,1 米M(M)DTT,0.05%(v(v)/v(v))NP40]补充EDTA-游离蛋白酶抑制剂(罗氏)和DNase I(NEB),并通过超声溶解。离心后,过滤约50个柱体积的裂解液并通过Ni–NTA珠(Qiagen)。用10柱体积的再悬浮缓冲液(含15 米M(M)咪唑。捕获的络合物用两个柱体积的含500的再悬浮缓冲液洗脱 米M(M)咪唑、TEV蛋白酶(0.5 每毫升蛋白质溶液中添加mg),并对混合物进行20倍透析 米M(M)HEPES–NaOH pH 7.5,200 米M(M)氯化钠,1 米M(M)4°C下隔夜DTT。五个柱体积的缓冲交换样品再次通过Ni–NTA珠,并收集流动。该复合物的最终浓度为7 毫克 毫升−1并通过进一步纯化尺寸排除色谱法(SEC)于20年在Superdex S200 10/300列(GE Healthcare)上 米M(M)HEPES–NaOH pH 7.5,200 米M(M)氯化钠,1 米M(M)数字电视。
2.2. 分析尺寸-排除色谱法
单个蛋白质和蛋白质混合物通过分析SEC在Superdex 200 Increase PC3.2/30色谱柱(GE Healthcare)上分析 米M(M)Tris–HCl pH值7.5,250 米M(M)氯化钠,0.5 米M(M)流量为50–70时的DTT 微升 最小值−1为了分析复合物的形成,蛋白质(浓度如第2.1节所述)以等摩尔比混合在60 µl大小的隔离缓冲液并培养30 冰块上的最小值。洗脱组分补充SDS-PAGE负载缓冲液,并通过SDS-PACE进行分析。
3.结果
3.1.晶体结构人类AAR2Δ环–PRPF8右侧复杂的
酵母Aar2p与Prp8p-RH和JM结构域或全长Prp8p复合物的结构已被报道(韦伯等。, 2011, 2013; 加莱伊等。, 2013). 相比之下,人类AAR2的结构与酵母同源序列只有24%的同源性(补充图S1),其与PRPF8相互作用的结构基础尚不清楚。我们之前报道过一种人类AAR2变体的结晶,其中一个内环(残基170-200)被三个丝氨酸残基(AAR2)取代Δ环)与PRPF8复合右侧(桑托斯等。, 2015). 在酵母Aar2p中,相应的内环被证明阻碍结晶,是蛋白酶可裂解的,并且与Prp8p C-末端结构域的相互作用无关(Weber等。, 2011, 2013; 桑托斯等。, 2015). 这里,我们报告晶体结构人类AAR2Δ环–第8页右侧2.35的综合体 奥分辨率。该结构由分子置换具有相位器使用PRPF8的结构坐标右侧(PDB条目3e9升; 佩纳等。, 2008)作为分子置换搜索模型(表1).
数据收集 | 波长(Ω) | 1.24 | 温度(K) | 100 | “空间”组 | C类2 | 一,b条,c(c)(Å) | 145.28, 57.26, 111.23 | α,β,γ(°) | 90, 112.74, 90 | 分辨率(Ω) | 99.90–2.35 (2.41–2.35) | 独特的反射 | 34687 (2502) | 完整性(%) | 97.6 (95.6) | 多重性 | 3.8 (3.9) | 〈我/σ(我)〉 | 15.6 (1.7) | R(右)合并(我)† | 0.05 (0.92) | 科科斯群岛1/2‡ | 99.9 (76.5) | 精炼 | 分辨率(Ω) | 48.21–2.35 (2.42–2.35) | 反射总数 | 34678(2667) | 完整性(%) | 97.7 (95.7) | 测试集中的反射(%) | 4.96 (4.87) | R(右)工作§ | 0.189 (0.347) | R(右)自由的¶ | 0.235 (0.418) | ESU公司††(Å) | 0.35 | 非对称单元的内容 | 蛋白质分子/残留物 | 2/574 | 水的含氧物 | 147 | 平均值B类因子(λ2) | 威尔逊 | 55.39 | 蛋白质 | 77.81 | 溶剂 | 65.02 | 拉马钱德兰阴谋‡‡(%) | 支持 | 95.58 | 允许 | 4.42 | 异常值 | 0 | 相对标准偏差。§§来自目标几何体 | 粘结长度(Ω) | 0.009 | 粘结角度(°) | 0.990 | 二面角(°) | 115.920 | PDB代码 | 7磅/小时 | | †R(右)合并(我) =对于我对给定反射的观察香港特别行政区; 〈我(香港特别行政区)〉是我观察。 CC(立方厘米)1/2= (〈我2〉 − 〈我〉2)/(〈我2〉 − 〈我〉2) +,其中是半个数据集内的平均误差(Karplus&Diederichs,2012). §R(右)工作=(适用于工作装置;否σ已应用截止值)。 ¶R(右)自由的与相同R(右)工作但根据从中排除的反射测试集计算精细化。 ††根据最大可能性。 计算公式菲尼克斯定义(黄嘌呤等。, 2012). §§根-平方偏差。 |
除了10个N末端残基之外,跨区域残基159–201包括内环的三个连接残基170–200的丝氨酸,内环是一个连接螺旋的环α9和α10(残基313–321)和6个AAR2的C末端残基Δ环(补充图S1),AAR2的所有残留物Δ环和PRPF8右侧可以可靠地模拟成定义明确的电子密度(补充图S2). AAR2的残留物65–71和PRPF8的2001–2008残留物右侧由于较弱的电子密度而以低置信度建模。
尽管序列同源性低,但人类AAR2的整体结构Δ环在AAR2中Δ环–PRPF8右侧复合物与酵母Aar2p非常相似Δ环与Prp8p RH和JM域(Weber等。, 2013; 加莱伊等。, 2013; 平方根偏差2.13 330 AAR2和342 Aar2p C的236对α原子;补充图S3). 正如之前对Aar2p的观察(韦伯等。, 2011, 2013; 加莱伊等。, 2013),人类AAR2Δ环展示了N末端结构域(NTD;残基10–158),主要由β-股,一股α-螺旋C末端结构域(CTD;残基202–364)和C末端不规则结构的尾部(残基365–384)(图1一).
| 图1 (一)晶体结构人类AAR2Δ环–PRPF8右侧复杂。本图和下图的配色方案:AAR2Δ环,橙色;PRPF8型右侧,淡蓝色;橙色虚线表示柔性回路(标记为Ser三)在连接其两个结构域的AAR2中,被AAR2中的三个丝氨酸残基取代Δ环(桑托斯等。, 2015)以及残基313和321之间的另一个较小的柔性环(标记为柔性环)。N和C端子以及β-PRPF8的手指模块右侧已标记。(b条)人PRPF8和酵母Prp8p的RH结构域与人AAR2复合物的重叠Δ环和酵母Aar2p/PRPF8吉咪(PDB条目第四章43; 加莱伊等。, 2013)分别在更大的PRPF8背景下说明人类AAR2。本图和下图的配色方案:Aar2p,栗色;项目8p右侧,深蓝色;项目8p吉咪,青色。(c(c))人类AAR2的比较Δ环–PRPF8右侧复合物和酵母Aar2pΔ环–第8页右侧–Prp8p吉咪复杂(PDB条目4升; 韦伯等。, 2013)通过RH域的叠加。红色虚线,Aar2p(韦伯等。, 2013). (d日,e(电子))酵母Aar2p界面区域I的特写视图Δ环–第8页右侧–Prp8p吉咪复杂(d日)和人类AAR2Δ环–PRPF8右侧复杂(e(电子)). ((f),克)酵母Aar2p界面区域II的特写视图Δ环–Prp8p右侧–Prp8p吉咪复杂((f))和人类AAR2Δ环–PRPF8右侧复杂(克). 在(d日–(f))下图中相互作用的残基显示为按原子类型着色的棒状物,其中碳色为各自的蛋白质,氮为蓝色,氧为红色,硫为黄色;绿色球体是水分子,黑色虚线表示氢键或盐桥,旋转符号表示相对于(一). |
在全长酵母Aar2p–Prp8p结构中(PDB条目第四章43; 加莱伊等。, 2013),Aar2p的C末端肽结构完整,与其他几个Prp8p结构域接触。与当前人类AAR2–RH复合物结构的叠加表明,由于人类AAR2 C末端肽较短,与其他PRPF8结构域的接触可能有限。因此,酵母和人类Aar2p/AAR2的重要功能C-末端肽的差异可能暗示了AAR2在人类U5-snRNP或U4/U6-U5-tri-snRNP组装中的作用模式有所不同。
尽管这两种成分的整体结构相似,但酵母和人类Prp8p之间的蛋白质界面右侧/PRPF8型右侧和Aar2p/AAR2明显不同。与酵母一样,NTD缺乏与PRPF8的直接相互作用右侧而AAR2的CTD和C端子尾部与PRPF8建立了两个接口右侧(分别为接口I和接口II;图1一–1c(c)). 在接口I中,AAR2的边缘Δ环CTD横向触点PRPF8右侧(图1d日和1e(电子)). 界面II由AAR2的C末端残基366–377构建,延伸穿过凸出物下方的PRPF8 RH域β-手指模块(图1(f)和1克). 这两个界面在酵母和人类系统中埋藏了相当的表面积(界面I、399和412 Å2分别为;接口II、733和511 Å2)。
界面I以疏水接触为主,12个PRPF8中只有4个右侧-酵母Aar2p和人类AAR2之间保守的相互作用残基,强调了相互作用的不同组织。界面I的保守核心包括AAR2的Ile225(Aar2p中的Ile189)和PRPF8的Val1874之间的相互作用右侧(Aar2p中的Val1946)以及AAR2的Met230(AAR2中的Met195)和PRPF8的Trp1839之间右侧(Aar2p中的Trp1911)(图1d日和1e(电子);补充图S1). 与酵母Aar2p相比,AAR2 CTD具有两个延伸螺旋(α11和α12;补充图S3). 此外,Ile225和Met230沿α5螺旋与酵母Aar2p中的等效残基进行比较(图1d日和1e(电子))导致人类AAR2的角度明显不同Δ环与酵母Aar2p相比,接触PRPF8 RH结构域Δ环在Aar2p中Δ环–Prp8p右侧–Prp8p吉咪复杂(图1c(c)). 此外,AAR2Δ环参与界面II的残基在酵母和人类之间仅部分保守(八个残基中的两个;补充图S1).
3.2. 人类和酵母中AAR2–PRPF8–SNRNP200和Aar2p–Prp8p–Brr2p相互作用的相似性和差异性
AAR2的保守性较低,与PRPF8的界面存在显著差异右侧对AAR2功能和剪接体内的相互作用有明显影响。测试AAR2之间特定接触的重要性Δ环和PRPF8右侧在我们的共晶结构,我们对野生型(WT)蛋白和变体进行了SEC分析。为此,我们研究了WT AAR2与WT PRPF8的结合右侧在之前的工作中,此处仅显示用于比较(图2一–2c(c); 桑托斯等。, 2015). 在酵母中,Aar2p的C末端尾部对Prp8是不必要的右侧装订(韦伯等。, 2011). 相反,在人类系统中,AAR21–364缺少C末端尾部,不再与PRPF8稳定结合右侧(图2一–2d日). 同样,转换PRPF8的Trp1839右侧或AAR2的Met230,其是界面I的保守核心的一部分,单独到丙氨酸残基消除了复合物的形成(图2e(电子)和2(f)). 同样,酵母的情况不同,其中只有Prp8p的Trp1911右侧(相当于人类PRPF8中的Trp1839右侧),但不是Aar2p的Met195(相当于人类AAR2中的Met230),对交互至关重要(韦伯等。, 2013).
| 图2 探测AAR2中的相互作用区域和残基Δ环–PRPF8右侧(一–小时)SDS-PAGE分析(左)和UV洗脱曲线(右)尺寸排除色谱法运行监测AAR2变体、PRPF8之间的相互作用右侧变体和PRPF8吉咪(一)–(c(c))改编自桑托斯等。(2015)显示和以进行比较。车道M,分子质量标准(kDa);通道I,输入样本。蛋白质带位于右侧。凝胶和剖面图顶部显示了洗脱馏分;洗脱体积显示在剖面图的底部。图标在底部解释。变量显示在相应图标下方。用透明图标标记的峰值代表各自蛋白质的过量。 |
AAR2–PRP8的低序列保守性和由此产生的结构差异右侧界面也可能对AAR2周围更广泛的蛋白质相互作用网络产生影响。酵母中Aar2p与Prp8p RH和JM结构域的同时结合将JM结构区隔离,防止Brr2p RNA解旋酶与Aar2p-pre-U5 snRNP结合(Weber等。, 2013; 加莱伊等。, 2013). 酵母中的Aar2p–Prp8p复合物(Weber等。, 2011, 2013; 加莱伊等。, 2013),Aar2p的C端尾部沿着突出的Prp8p延伸右侧 β-手指模块,架线β-手指和中央Prp8p吉咪 β-将片状物形成一个延伸的分子间β-结构(图1b条和1c(c)).
而人类AAR2中C末端尾部的开始Δ环与PRPF8保持类似的互动右侧例如在酵母中,使用Val373–Val375形成短β-PRPF8的三个氢键片右侧,C端尾部的远端部分(Val374以外)偏离Aar2p C端尾部方向(图1b条和1c(c)). 在酵母中,倒数第二位的形成β-Aar2p链及其伴随的JM从Brr2p中的隔离完全由Aar2pC末端的一系列疏水残基介导,这些疏水残基与相邻的疏水残基是互补的β-RH和JM股(韦伯等。, 2013; 加莱伊等。, 2013). 基于结构的比对显示,AAR2、Pro378、Glu379、Gly380和Glu382的C末端残基不太可能支持β-与相应的高度保守的PRPF8残基形成薄片右侧 β-手指和PRPF8吉咪由于它们的空间或极性(补充图S1; 比较图1(f)和1克). 然而,我们不能排除hAAR2的C末端在全长蛋白质的背景下可能与PRPF8 JM结构域发生酵母样的相互作用。
人类AAR2的C末端尾巴Δ环在观察到的构象中不能同时结合PRPF8吉咪酵母中观察到的结构域。事实上,也证实了先前的研究(马利诺娃等。, 2017),AAR2–PRPF8右侧未稳定结合PRPF8吉咪在分析SEC中(图2克和2小时)并未能隔离PRPF8吉咪来自预先形成的SNRNP200395–2136–PRPF8吉咪复杂(图3一和3b条).
| 图3 探测AAR2Δ环–PRPF8–SNRNP200相互作用和AAR2磷酸化。(一–d日)SDS-PAGE分析(左)和UV洗脱曲线(右)尺寸排除色谱法运行监测AAR2、PRPF8之间的相互作用RH-JM公司和SNRNP200395–2136(一,b条)以及AAR2、PRPF8右侧,PRPF8吉咪和SNRNP200395–2136(c(c),d日). (e(电子))AAR2区域特写Δ环–PRPF8右侧AAR2的Ser284周围Δ环酵母Aar2p中的相应区域在等效Ser253被磷酸模拟谷氨酸残基(Weber等。, 2013). ((f))SDS-PAGE分析(顶部)和UV洗脱曲线(底部)尺寸排除色谱法运行监控AAR2之间的交互S284E型和PRPF8右侧在显示SDS–PAGE凝胶和洗脱曲线的面板中,通道M包含分子质量标准(kDa),通道I包含输入样品。蛋白质带位于右侧。凝胶和剖面图顶部显示了洗脱馏分;洗脱体积显示在剖面图的底部。图标在底部进行了说明。变量显示在相应图标下方。用透明图标标记的峰值代表各自蛋白质的过量。 |
AAR2单独或与PRPF8复合右侧不能稳定地与SNRNP200结合395–2136或至SNRNP200395–2136–PRPF8吉咪复合物(图3c(c)和3d日). 相反,稳定的AAR2–PRPF8RM-JM公司–SNRNP200号395–2136混合组分后形成三元络合物(图3b条).
3.4. 人类AAR2抵消PRPF8 RH域中的2级构象
中的突变prpf8型基因可导致视网膜色素变性(RP;Růzi ičková&Staněk,2017))这是一种导致人类失明的疾病,相应的PRPF8/Prp8p变异体导致U5 snRNP组装缺陷(Malinová等。, 2017)和拼接(Mayerle&Guthrie,2016; 莫扎法里·乔文等。, 2013)在人类和酵母中。在面包酵母中,两套第8页突变等位基因,与破坏剪接第一或第二步的人类RP相关突变相对应,聚集在Prp8p RH结构域中(Grainger&Beggs,2005).
此外,人类PRPF8 RH结构域可以在突起处经历构象转换β-手指模块,具有促进第一步的一种构象和一种替代品Mg2+-支持剪接第二步的结合构象(谢伦伯格等。, 2013). 尽管之前报道的生化和结构证据支持这种转换,但我们对AAR2–PRPF8的警告右侧结构可能是RHβ-手指模块与相邻的对称相关RH进行晶体接触β-手指模块。然而,最近剪接体的低温电镜结构也证实了这种构象转换,使PRPF8 RH结构域变体的一些效应合理化,并证明了在酵母和人类的剪接反应中PRPF8/Prp8p RH结构区的重复远程重新定位(Wan等。,2016年; Bertram、Agafonov、Liu等。, 2017; 严等。, 2015, 2017; 张等。, 2017; 伯特伦、阿加福诺夫、迪布科夫等。, 2017; 劳胡特等。,2016年; 加莱伊等。,2016年; 普拉什卡等。, 2017; 菲卡等。, 2017; 威尔金森等。, 2021).
我们的AAR2比较Δ环–PRPF8右侧带有PRPF8的结构右侧步骤1和步骤2构象表明AAR2结合与PRPF8兼容右侧步骤1构象,但AAR2 C末端尾部和Mg中PRPF8 RH结构域之间发生了空间位阻2+-结合步骤2构象(图4一–4d日). 测试AAR2是否可能阻止PRPF8的转换右侧在步骤2构象中,我们探索了AAR2是否结合PRPF8右侧在步骤2构象中稳定的变体(T1789P;Schellenberg等。, 2013). 的确,与WT PRPF8不同右侧,PRPF8右侧,T1789P增加Mg后,部分从AAR2中解离2+分析SEC中的浓度(图4e(电子)–4小时)表明PRPF8中的第2步构象右侧与AAR2绑定不兼容。
| 图4 AAR2介导的PRPF8中第2步构象的阻断右侧(一–d日)AAR2的结构Δ环–PRPF8右侧复杂(一)和比较AAR2的特写视图Δ环穿过凸出物下方PRPF8 RH域的C端子尾部(棒)β-在AAR2中观察到的手指模块(表面视图)Δ环–PRPF8右侧复杂(b条)或模仿PRPF8右侧步骤1构造中的域(PDB条目4jk7型; 谢伦伯格等。, 2013) (c(c))或在PRPF8上右侧步骤2构造中的域(PDB条目4jk7型; 谢伦伯格等。, 2013) (d日)通过RH域的叠加。黄色球体,配位Mg2+离子。AAR2 C终端与PRPF8冲突右侧第二步构象中的结构域。(e(电子)–小时)SDS-PAGE分析(左)和UV洗脱曲线(右)尺寸排除色谱法运行监测AAR2和PRPF8之间的相互作用右侧(e(电子),克)或PRPF8右侧,T1789P((f),小时)在2 米M(M)(e、, (f))或40 米M(M)(克,小时)氯化镁。车道M,分子质量标准(kDa);通道I,输入样本。蛋白质带在右边被识别。洗脱馏分显示在凝胶顶部和剖面图中(e(电子)); 洗脱体积显示在剖面底部(小时). 图标在左下角解释。变量显示在相应图标下方。用透明图标标记的峰值代表各自蛋白质的过量。 |
致谢
我们感谢德国哥廷根Max-Planck-Institut für Biophysicalische Chemie的Reinhard Lührmann赠送兔子αAAR2多克隆抗体。我们确认可以通过柏林赫尔姆霍兹航天中心、柏林弗雷大学、柏林洪堡大学、马克斯·德布吕克中心赞助的柏林MX联合实验室访问德国柏林BESSY II储存环的光束线BL14.1、BL14.2和BL14.3,德国波茨坦Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie,Charité-Universityätsmedizin Berlin和Max-Planck-Institut für Kolloid-und Grenzflächenforschung,以及德国汉堡Deutsches Elektrone-Synchrotron PETRA III储存环的光束线P14。作者的贡献如下。KFS、JA、CH和GW进行了分子克隆、表达、蛋白质纯化和相互作用研究。KFS、CH和GW进行了晶体学分析。所有作者都参与了数据解释。议员、MCW、FH和GW撰写了这份手稿,所有作者都对其进行了修订和批准。MP和GW启动了这项研究并指导了该项目。MCW和FH为该项目提供了资金。作者声明没有相互竞争的利益。Projekt DEAL支持并组织开放获取资金。
资金筹措信息
这项工作由德国联邦科学院资助(TRR186/A15给FH和MCW)。
工具书类
Adams,P.D.、Afonine,P.V.、Bunkóczi,G.、Chen,V.B.、Davis,I.W.、Echols,N.、Headd,J.J.、Hung,L.-W.、Kapral,G.J.、Grosse-Kunstleve,R.W.、McCoy,A.J.、Moriarty,N.W.、Oeffner,R.、Read,R.J.、Richardson,D.C.、Richards,J.S.、Terwilliger,T.C.和Zwart,P.H.(2010)。阿克塔·克里斯特。D类66,213–221科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Afonine,P.V.、Grosse-Kunstleve,R.W.、Echols,N.、Headd,J.J.、Moriarty,N.W.、Mustakimov,M.、Terwilliger,T.C.、Urzhumtsev,A.、Zwart,P.H.和Adams,P.D.(2012)。阿克塔·克里斯特。D类68, 352–367. 科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Agafonov,D.E.,Deckert,J.,Wolf,E.,Odenwälder,P.,Bessonov,S.,Will,C.L.,Urlaub,H.&Lührmann,R.(2011年)。分子细胞。生物。 31, 2667–2682. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Agafonov,D.E.,Kastner,B.,Dybkov,O.,Hofele,R.V.,Liu,W.-T.,Urlaub,H.,Lührmann,R.&Stark,H.(2016)。科学类,351, 1416–1420. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Alpert,T.、Herzel,L.和Neugebauer,K.M.(2017年)。线状RNA,8,e1401谷歌学者
Barton,G.J.(1993)。蛋白质工程设计。选择。 6, 37–40. 交叉参考 中国科学院 科学网 谷歌学者
Bergfort,A.,Hilal,T.,Kuropka,B.,Ilik,伊斯坦布尔。A.、Weber,G.、Aktaš,T.、Freund,C.和Wahl,M.C.(2022年)。核酸研究。 50, 2938–2958. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Bertram,K.,Agafonov,D.E.,Dybkov,O.,Haselbach,D.,Leelaram,M.N.,Will,C.L.,Urlaub,H.,Kastner,B.,Lührmann,R.&Stark,H.(2017)。单元格,170, 701–713. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Bertram,K.、Agafonov,D.E.、Liu,W.-T.、Dybkov,O.、Will,C.L.、Hartmuth,K.和Urlaub,H.、Kastner,B.、Stark,H.和Lührmann,R.(2017)。自然,542, 318–323. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Bizarro,J.、Dodré,M.、Huttin,A.、Charpentier,B.、Schlotter,F.、Branlant,C.、Verheggen,C.、Massenet,S.和Bertrand,E.(2015)。核酸研究。 43, 8973–8989. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Boon,K.-L.、Grainger,R.J.、Ehsani,P.、Barrass,J.D.、Auchynikava,T.、Inglehearn,C.F.和Beggs,J.D.(2007年)。自然结构。分子生物学。 14, 1077–1083. 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Carrocci,T.J.和Neugebauer,K.M.(2019年)。冷泉港。交响乐团。数量。生物。 84, 11–20. 交叉参考 公共医学 谷歌学者
Charenton,C.、Wilkinson,M.E.和Nagai,K.(2019)。科学类,364, 362–367. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Chen,V.B.、Arendall,W.B.、Headd,J.J.、Keedy,D.A.、Immormino,R.M.、Kapral,G.J.,Murray,L.W.、Richardson,J.S.和Richardsson,D.C.(2010)。阿克塔·克里斯特。D类66, 12–21. 科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Di,C.,So,B.R.,Cai,Z.,Arai,C.、Duan,J.和Dreyfuss,G.(2019年)。冷泉港。交响乐团。数量。生物。 84, 115–122. 交叉参考 公共医学 谷歌学者
Emsley,P.、Lohkamp,B.、Scott,W.G.和Cowtan,K.(2010年)。阿克塔·克里斯特。D类66, 486–501. 科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Erkelenz,S.、Stanković,D.、Mundorf,J.、Bresser,T.、Claudius,A.K.、Boehm,V.、Gehring,N.H.和Uhlirova,M.(2021年)。核酸研究。 49, 1688–1707. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Fica,S.M.、Oubridge,C.、Galej,W.P.、Wilkinson,M.E.、Bai,X.-C.、Newman,A.J.和Nagai,K.(2017)。自然,542, 377–380. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Galej,W.P.、Oubridge,C.、Newman,A.J.和Nagai,K.(2013)。自然,493, 638–643. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Galej,W.P.、Wilkinson,M.E.、Fica,S.M.、Oubridge,C.、Newman,A.J.和Nagai,K.(2016)。自然,537, 197–201. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Gottschalk,A.、Kastner,B.、Lührmann,R.和Fabrizio,P.(2001)。核糖核酸,7, 1554–1565. 科学网 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Grainger,R.J.和Beggs,J.D.(2005)。核糖核酸,11, 533–557. 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Gruss,O.J.、Meduri,R.、Schilling,M.和Fischer,U.(2017年)。染色体,126, 577–593. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Hornbeck,P.V.、Kornhauser,J.M.、Tkachev,S.、Zhang,B.、Skrzypek,E.、Murray,B.、Latham,V.和Sullivan,M.(2012年)。核酸研究。 40,D261–D270科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Kabsch,W.(2010年)。阿克塔·克里斯特。D类66, 125–132. 科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Kabsch,W.&Sander,C.(1983年)。生物聚合物,22, 2577–2637. 交叉参考 中国科学院 公共医学 科学网 谷歌学者
Karplus,P.A.&Diederichs,K.(2012年)。科学类,336, 1030–1033. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Klimešová,K.、Vojáčková,J.、Radivojević,N.、Vandermore,F.、Bertrand,E.、Verheggen,C.和StanŞK,D.(2021)。国家公社。 12, 3646. 公共医学 谷歌学者
Laggerbauer,B.,Achsel,T.&Lührmann,R.(1998)。程序。美国国家科学院。科学。美国,95, 4188–4192. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Lee,Y.和Rio,D.C.(2015)。每年。生物化学评论。 84, 291–323. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Makarov,E.M.、Makarova,O.V.、Urlaub,H.、Gentzel,M.、Will,C.L.、Wilm,M.和Lührmann,R.(2002)。科学类,298, 2205–2208. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Malinová,A.,Cvačková,Z.,MaterŞjů,D.,Hořejší,Z.,Abéza,C.,Vandermoree,F.,Bertrand,E.,StanŞk,D.和Verheggen,C.(2017)。《细胞生物学杂志》。 216,1579年至1596年公共医学 谷歌学者
Matera,A.G.和Wang,Z.(2014)。自然修订版分子细胞生物学。 15, 108–121. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Mayerle,M.和Guthrie,C.(2016)。核糖核酸,22, 793–809. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
McCoy,A.J.、Grosse-Kunstleve,R.W.、Adams,P.D.、Winn,M.D.、Storoni,L.C.和Read,R.J.(2007年)。J.应用。克里斯特。 40, 658–674. 科学网 交叉参考 中国科学院 IUCr日志 谷歌学者
Mozaffari-Jovin,S.,Wandersleben,T.,Santos,K.F.,Will,C.L.,Lührmann,R.&Wahl,M.C.(2013)。科学类,341,80–84科学网 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Pena,V.,Liu,S.,Bujnicki,J.M.,Lührmann,R.&Wahl,M.C.(2007)。分子电池,25, 615–624. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Pena,V.、Rozov,A.、Fabrizio,P.、Lührmann,R.&Wahl,M.C.(2008)。EMBO J。 27, 2929–2940. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Pettersen,E.F.、Goddard,T.D.、Huang,C.C.、Couch,G.S.、Greenblatt,D.M.、Meng,E.C.和Ferrin,T.E.(2004)。J.计算。化学。 25, 1605–1612. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Plaschka,C.、Lin,P.-C.和Nagai,K.(2017)。自然,546, 617–621. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Raghunathan,P.L.和Guthrie,C.(1998)。货币。生物。 8, 847–855. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Rauhut,R.、Fabrizio,P.、Dybkov,O.、Hartmuth,K.、Pena,V.、Chari,A.、Kumar,V.,Lee,C.-T、Urlaub,H.、Kastner,B.、Stark,H.和Lührmann,R.(2016)。科学类,353, 1399–1405. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Ritchie,D.B.、Schellenberg,M.J.、Gesner,E.M.、Raithatha,S.A.、Stuart,D.T.和MacMillan,A.M.(2008)。自然结构。分子生物学。 15, 1199–1205. 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
里奇科娃Staněk,D.(2017)。RNA生物学。 14, 544–552. 公共医学 谷歌学者
Santos,K.、Preussner,M.、Heroven,A.C.和Weber,G.(2015)。阿克塔·克里斯特。F类71, 1421–1428. 交叉参考 IUCr日志 谷歌学者
Santos,K.F.、Jovin,S.M.、Weber,G.、Pena,V.、Lührmann,R.&Wahl,M.C.(2012)。程序。美国国家科学院。科学。美国,109, 17418–17423. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Schellenberg,M.J.、Wu,T.、Ritchie,D.B.、Fica,S.、Staley,J.P.、Atta,K.、LaPointe,P.和MacMillan,A.M.(2013)。自然结构。分子生物学。 20, 728–734. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Sleeman,J.E.、Ajuh,P.和Lamond,A.I.(2001年)。细胞科学杂志。 114, 4407–4419. 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Sleeman,J.E.和Lamond,A.I.(1999)。货币。生物。 9,1065–1074页交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Staněk,D.&Neugebauer,k.M.(2004)。《细胞生物学杂志》。 166, 1015–1025. 公共医学 谷歌学者
Staněk,D.&Neugebauer,k.M.(2006)。染色体,115, 343–354. 公共医学 谷歌学者
Tellier,M.、Maudlin,I.和Murphy,S.(2020年)。线状RNA,11,e1593谷歌学者
Townsend,C.,Leelaram,M.N.,Agafonov,D.E.,Dybkov,O.,Will,C.L.,Bertram,K.,Urlaub,H.,Kastner,B.,Stark,H.&Lührmann,R.(2020年)。科学类,370,约3753年交叉参考 公共医学 谷歌学者
Wahl,M.C.、Will,C.L.和Lührmann,R.(2009)。单元格,136, 701–718. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Wan,R.、Yan,C.、Bai,R.和Huang,G.&Shi,Y.(2016)。科学类,353, 895–904. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Weber,G.、Cristáo,V.F.、Alves,F.L.、Santos,K.F.、Holton,N.、Rappsilber,J.、Beggs,J.D.和Wahl,M.C.(2011年)。基因发育。 25,1601年至1612年交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Weber,G.、Cristáo,V.F.、Santos,K.F.、Jovin,S.M.、Heroven,A.C.、Holton,N.、Lührmann,R.、Beggs,J.D.和Wahl,M.C.(2013)。基因发育。 27, 525–540. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Wilkinson,M.E.、Fica,S.M.、Galej,W.P.和Nagai,K.(2021年)。分子电池,81, 1439–1452. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Will,C.L.&Lührmann,R.(2001)。货币。操作。细胞生物学。 13, 290–301. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Will,C.L.&Lührmann,R.(2005)。生物化学。 386, 713–724. 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Will,C.L.&Lührmann,R.(2011)。冷泉港。透视。生物。 三,a003707科学网 交叉参考 公共医学 谷歌学者
Yan,C.,Hang,J.,Wan,R.,Huang,M.,Wong,C.C.L.&Shi,Y.(2015)。科学类,349, 1182–1191. 科学网 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Yan,C.、Wan,R.、Bai,R.和Huang,G.&Shi,Y.(2017)。科学类,355, 149–155. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
Yang,K.、Zhang,L.、Xu,T.、Heroux,A.和Zhao,R.(2008)。程序。美国国家科学院。科学。美国,105, 13817–13822. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Zhang,L.,Shen,J.,Guarnieri,M.T.,Heroux,A.,Yang,K.&Zhao,R.(2007)。蛋白质科学。 16, 1024–1031. 科学网 交叉参考 公共医学 中国科学院 谷歌学者
Zhang,X.,Yan,C.,Hang,J.,Finci,L.I.,Lei,J.&Shi,Y.(2017)。单元格,169, 918–929. 交叉参考 中国科学院 公共医学 谷歌学者
| 结构 生物学 |
编号:2059-7983
打开访问