两个结构上具有灵活性的区域控制着变异性减数分裂相关HORMAD蛋白的构象和功能

《Nature Communications》：Two structurally mobile regions control the conformation and function of metamorphic meiotic HORMAD proteins

　　

摘要

变构HORMA结构域蛋白（HORMADs）通过重新折叠其可移动的“安全带”区域来与相互作用蛋白上的短闭合基序结合，从而启动蛋白质复合物的形成。减数分裂期间的HORMADs（mHORMADs）能够与蛋白质轴状元件结合，调控对生育能力至关重要的染色体事件，包括同源染色体之间的配对和重组。然而，支持mHORMADs多种功能的机制尚不明确。在本研究中，我们发现mHORMADs还具有第二个结构上可移动的区域——β5-αC环，该环控制着mHORMAD的构象和功能。分子动力学实验和体内研究结果表明，C. elegans中的HTP-1和HTP-2这两种HORMAD同源蛋白的功能特化依赖于其β5-αC环与“安全带”区域之间的相互作用。β5-αC环可以与“安全带”区域共同作用于HORMA核心结构；阻碍这种相互作用的突变会阻止HTP-1在体外与闭合基序结合，并影响HTP-1及其同源蛋白HTP-3在体内的轴状结构组装。来自酵母、植物和哺乳动物的mHORMADs结构预测表明，β5-αC环与HORMA核心结构的相互作用是mHORMADs的一个保守特征。我们的研究揭示了mHORMADs扩展了最初在Mad2中发现的这种双模态折叠机制，为阐明非典型HORMAD构象如何调控减数分裂过程中的染色体功能、从而确保生育能力提供了新的见解。