Forskere opdager en ny mekanisme til at rekruttere ARF-familieproteiner

De små GTPaser af ADP-ribosyleringsfaktor (Arf) familien er nøgleinitiatorer af forskellige fysiologiske processer, herunder sekretion, endocytose, fagocytose og signaltransduktion. Arf -familiens proteiner fungerer til at formidle rekruttering af cytosoliske effektorer til specifikke subcellulære rum. Denne proces gør det lettere for Arf-effektorer at udføre lastgenkendelse, lipidmodifikation eller andre cellulære funktioner.

Blokering af aktiviteterne af Arf-familiens proteiner hæmmer sekretion af vigtige molekyler fra cellen og hæmmer også cellulær optagelse af næringsstoffer. Defekter i Arfs eller deres regulerende proteiner er relateret til forskellige arvelige sygdomme, herunder X-linked intellektuel handicap (XLID), Joubert syndrom, Bardet-Biedl syndrom og cilia dysfunktion. Dermed, at studere molekylære mekanismer for Arf-regulerede intracellulære aktiviteter repræsenterer en mulighed for at forstå disse sygdommers ætiologi og udvikle nye terapeutiske strategier.

Arf-familieproteiner kredser mellem en GDP-bundet inaktiv tilstand og en GTP-bundet aktiv tilstand. De har lignende strukturelle organisationer, der indeholder et N-terminalt amfipatisk helix-motiv og switch-domænerne. Switch-domænerne af Arf-proteiner binder direkte deres tilsvarende guanidin-nukleotid-udvekslingsfaktorer (GEF'er), hvilket gør det muligt for Arf -proteiner at binde GTP. Det antages generelt, at membranrekruttering af Arf-proteiner initieres af GTP-bindingsinducerede konformationelle ændringer af Arf-proteiner.

Ud over denne konventionelle mekanisme, Prof Guo og hans team opdagede, at de N-terminale amfipatiske motiver af det Golgi-lokaliserede Arf-familieprotein, Arfrp1, og det endosom- og plasmamembran-lokaliserede Arf-familieprotein, Arl14, er tilstrækkelige til at bestemme specifikke subcellulære lokaliseringer på en GTP-uafhængig måde. Udveksling af de amfipatiske helixmotiver mellem disse to Arf -proteiner forårsager skift af deres lokaliseringer. Den rumlige bestemmelse medieret af Arfrp1-helixen kræver dens bindingspartner Sys1. Ud over, undersøgelsen indikerer, at acetyleringen af ​​Arfrp1 helixen og myristoyleringen af ​​Arl14 helixen er vigtige for den specifikke subcellulære lokalisering. En foreslået model repræsenterer membranrekruttering af Arfrp1 og Arl14.

Denne undersøgelse afdækker ny indsigt i det molekylære maskineri, der regulerer membranforeningen af ​​nogle Arf -proteiner, hvilket tyder på, at membranassociationen og aktiveringen af ​​nogle Arf -proteiner er koblet fra. Denne undersøgelse tilbyder også nye korte motiver til målretning af proteiner til specifikke intracellulære lokaliseringer.

Resultaterne blev for nylig offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Journal of Biological Chemistry .