Crystal structure of a human U5 snRNP specific binary complex and crystal structure of a histone deacetylase-like bacterial amidohydrolase

Abstract

Die Kristallstruktur der GYF-Domäne von U5-52K im Komplex mit U5-15 wurde bei einer Auflösung von 2,35 Å ermittelt. Das Protein U5-52K (Lin1p) ist sowohl in der Hefe als auch beim Menschen Bestandteil der U5 snRNPs, welche am Spleißen von mRNAs beteiligt sind. Weiterhin spielt U5-52K als CD2 Rezeptor-Bindeprotein 2 (CD2BP2) eine Rolle bei der Immunantwort, da es mit seiner GYF-Domäne spezifisch an ein prolinreiches Sequenzmotiv der zytoplasmatischen Oberfläche des CD2 Rezeptor bindet. Die GYF-Domäne vermittelt ebenfalls die Wechselwirkung der Proteine U5-52K und U5-15K innerhalb der spleißosomalen U5 snRNPs. Anhand der Struktur konnten neue Wechselwirkungsbereiche identifiziert werden, da weder Polyprolin-Bindungsstelle der GYF-Domäne noch die allgemeine Liganden-Bindungsstelle der Thioredoxin ähnlichen Proteine, zu denen U5-15K gehört, an dieser Wechselwirkung beteiligt sind. Die Art der Wechselwirkung ist insbesondere seitens der GYF-Domäne interessant, da das U5-15K Protein kein prolinreiches Sequenzmotiv besitzt. Des weiteren gibt die Struktur Aufschluss über die strukturelle Basis der Bifunktionalität der GYF-Domäne.In dieser Arbeit konnte die Struktur einer bakteriellen Histondeacetylase-ähnlichen Amidohydrolase (HDAH) mittels Röntgenkristallographie ermittelt werden. Dieses Enzym aus Bordetella/Alcaligenes FB188 ist ein Histondeacetylase (HDAC)-Klasse 2 Homolog und stellt die erste Struktur eines HDAC-Klasse 2 Enzyms dar. Im allgemeinen sind HDAC s für die Prozessierung von Acetylresten an e-Aminogruppen von Lysinen an den Aminotermini von Histonschwänzen verantwortlich. Das Holo-Enzym wurde bei 1,6 Å, das Enzym im Komplex mit den Histondeacetylase-Inhibitoren SAHA und CypX bei 1,57 Å bzw. 1,75 Å aufgelöst. Die Struktur zeigt eine kanonischen Klasse 1 Faltung mit einen Zink- und zwei Kalium-Ionen gebunden. Der größte Unterschied zwischen der HDAH und bereits bekannten Strukturen der Klasse 1 Enzyme liegt in den loop-Regionen, speziell in der näheren Umgebung der Substratbindungstasche, was auf deutlich unterschiedliche Interaktionspartner der Klasse 1-und 2-Enzyme Schließen lässt. Aus vor-klinischen sowie klinischen Studien haben sich Inhibitoren dieser Enzymfamilie als zukünftige Anti-Krebs-Therapeutika hervorgehoben. Die Strukturaufklärung dieser HDAH bzw. von HDAC s im allgemeinen dient in diesem Zusammenhang zu einem besseren Verständnis von Inhibitorbindung und spielt eine tragende Rolle bei der Entwicklung von neuen Inhibitoren.