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.2010年7月30日;285(31):24099-107.
doi:10.1074/jbc。M110.128470。 Epub 2010年5月19日。

脑海绵状畸形蛋白CCM3的晶体结构对血管完整性至关重要

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脑海绵状畸形蛋白CCM3的晶体结构对血管完整性至关重要

李晓峰等。 生物化学杂志. .

摘要

CCM3突变与脑海绵体畸形(CCM)有关,该疾病影响0.1-0.5%的人口。CCM3(PDCD10,TFAR15)被认为与CCM1和CCM2形成CCM复合体;然而,这些相互作用的分子基础尚不清楚。我们已经确定了CCM3的2.5A晶体结构。该结构显示了一个全α-螺旋蛋白,包含两个结构域,一个N端二聚结构域和一个C端黏附靶向(FAT)同源结构域。我们证明CCM3通过这个FAT-homology域与CCM2结合,并且高度保守的FAK-like疏水囊(HP1)的突变消除了CCM3-CCM2的相互作用。该CCM3 FAT-homology域也使用相同的表面与paxillin LD基序相互作用,HP1突变导致CCM3与paxilin在细胞中的部分共定位丢失。疾病相关的CCM3截断影响FAT-homology域,表明FAT-homo域在CCM病因学中的作用。

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图1。
图1。
CCM3的总体结构。 A类,方案表示CCM3二聚体。CCM3二聚化(二元化)领域和FAT-homology(FAT同源性)域被指示。显示了域之间铰链的位置。B类,方向与相同面板A将一条链显示为灰色表面以及指示的αB到αI的螺旋线。C类,五条已解决的CCM3链围绕残基Lys-69–Lys-70铰链。链的C和DP(P)212121晶体形态显示出最大的铰链角差异,如图所示。两种晶体形式的所有五条链的主干轨迹叠加在N端二聚结构域上。αA,灰色二聚结构域,绿色αE和回路EF,橙色FAT生态学领域,红色.D人类CCM3的序列和二级结构分配。二级结构赋值的人类序列(Swiss-Prot Q9BUL8)和残数用于螺旋αA到αI,并按域着色,如面板B.参与二聚反应的残留物被着色黄色的和疏水袋1(HP1)蓝色34个CCM3序列从人类到果蝇属如图所示。(*)表示相同;(:),高度保守;(.),半保守(参见补充图S4B类用于完全对齐)。本研究中突变的残留物是有色的红色所有结构图均采用Pymol制作。
图2。
图2。
CCM3二聚化。 A类,方案表示CCM3二聚体。分解图显示了螺旋αC的反平行疏水条纹和Ile-66和Leu-67形成的对称疏水焦点。B类,相互作用残基。表面已着色粉红色用于调节N末端二聚化界面的残基。C类,序列守恒。序列守恒着色表面基于34个CCM3序列。较深的蓝色表示保存更高。使用Consurf生成(36)。D类,静电势表示(+60 kT,蓝色; −60千吨,红色).E类,免疫沉淀。CCM3-HA与Flag-CCM3变体共同转染到293T细胞中。CCM3-HA与全长CCM3、CCM3 N末端区域(1–117)和CCM3 FAT结构域(92–212)的关联通过IP和抗标记(M2)检测,然后通过Western blot和抗HA检测。免疫沉淀物中的标志-CCM3用免疫印迹法测定。还测定了输入中的CCM3-HA。箭头指示CCM3。标记1-117用(*)表示,并显示在过度曝光的面板中。风险资本,矢量控制。F类,尺寸排除色谱法。使用Superdex 200分析级SEC柱分析CCM3结构体1–212和92–212。全长(1–212)CCM3作为二聚体洗脱(预测质量:~25 kDa),并构建92–212作为单体洗脱物(预测质量为~14 kDa。用于校准柱的标准品是牛γ-球蛋白158kDa、鸡卵清蛋白44kDa和马肌红蛋白17kDa。K(K)av(平均值)= (V(V)e(电子)V(V)o(o))/(V(V)t吨V(V)o(o))其中V(V)e(电子)是蛋白质的洗脱体积,V(V)o(o)是空隙体积,以及V(V)t吨是总珠子体积。
图3。
图3。
CCM3 FAT-homology域绑定CCM2。 A类、CCM3、Pyk2和FAK的叠加。Pyk2 FAT域的四个螺旋蓝色(PDB ID:3GM1)(22)和FAK FAT域橙色(PDB ID:1OW7)(23)与CCM3的FAT-homology域重叠(灰色).B类,表面保护。CCM3 FAT-homology域在螺旋αG和αH的表面上表现出非常高的保守性(参见补充图S3). 爆炸图标记了本研究中一些高度保守的残基和突变的残基。C类,下拉。顶部:全长CCM2和预测的CCM2-PTB域下拉全长CCM3的GST融合。CCM3、K132D、K139D、K172D和K179D(CCM3–4KD)中保守赖氨酸的四倍突变使CCM3无法与CCM2一起下拉。底部:CCM3 HP1突变A135D和S175D通过CCM2-PTB结构域抑制CCM3的下拉。全长CCM3和CCM3–92-212下拉式,带有CCM2-PTB。CCM3构建物通过大小排阻色谱纯化并作为单分散峰洗脱。D类,免疫荧光。CCM3 FAT-homology结构域(lhs)或CCM3 FAT-homology-4KD(rhs)与CCM2共转染BAEC,并用间接免疫荧光检测。CCM2和CCM3 FAT-homology部分共同本地化(白色箭头)但HP1突变的引入减少了这种共定位。CCM3构造包括C端子Flag标记和CCM2,即N端子GFP标记。
图4。
图4。
CCM3结合paxillin的LD-motif区域。 A类,左边,CCM3、Pyk2和FAK的叠加,如图3所示A.对,Pyk2彩色蓝色(PDB ID:3GM1)(22),传真输入橙色(PDB ID:1OW7)(23)和CCM3(灰色). 对残留物进行标记以进行比较。B类,与帕罗西汀LD4肽结合的FAK-FAT结构域(PDB ID:1OW7)(23)与CCM3 FAT同源结构域的叠加表明CCM3可以结合LD基序。C类CCM3与CCM2或帕西林联合免疫沉淀。全长CCM3-HA和全长Flag-CCM2、全长Flag-paxilin或矢量控制(风险资本)共转染293T细胞。CCM3免疫沉淀Flag-CCM2和Flag-paxilin。D类,N端子6×His-tagged paxillin-(1–321)下拉CCM3,但不是CCM3–4KD。E–G公司,CCM3下拉菜单和paxillin。E类,帕西林LD-motifs(24,25)下拉全长CCM3的GST融合。信用证GST-LD基序的考马斯染色负载控制。F类CCM3、K132D、K139D、K172D和K179D(CCM3–4KD)中保守赖氨酸的四重突变使CCM3无法使用帕西林LD-motifs下拉。G公司,paxillin LD1,LL7,8RR突变,阻止CCM3下拉。H(H),竞争。CCM2和paxillin竞争结合CCM3。与谷胱甘肽Sepharose珠结合的恒定GST-LD1与恒定CCM3和增加的CCM2 PTB结构域一起孵育。CCM2 PTB结构域与GST-LD1竞争结合CCM3。J型,免疫荧光。全长CCM3()或CCM3–4KD(J型)转染BAEC。通过间接免疫荧光显微镜检测转染CCM3和内源性paxillin的抗Flag(兔;针对CCM3)和抗paxilin(小鼠),然后检测FITC-结合的抗兔和TRITC-结合的抗小鼠二级抗体。CCM3与内源性帕西林部分共存于迁移细胞的前沿。过度表达的CCM3–4KD在前缘的定位减少(用白色箭头).

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