Structural impact of GTP binding on downstream KRAS signaling

Menyhard, Dora K. [Karancsiné Menyhárd, Dóra (biomolekuláris kémia), szerző] MTA-ELTE Fehérjemodellező Kutatócsoport (ELTE / TTK / KI); Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium (Sz... (ELTE / TTK / KI); Palfy, Gyula [Pálfy, Gyula (Biokémia, Kémia), szerző] Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium (Sz... (ELTE / TTK / KI); Orgovan, Zoltan [Orgován, Zoltán (Gyógyszervegyész-...), szerző] Gyógyszerkémiai Kutatócsoport (HRN TTK / SZKI); Vida, Istvan [Vida, István (Kémikus), szerző] Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium (Sz... (ELTE / TTK / KI); Keseru, Gyorgy M. ✉ [Keserű, György Miklós (Gyógyszerkémia, g...), szerző] Gyógyszerkémiai Kutatócsoport (HRN TTK / SZKI); Perczel, Andras ✉ [Perczel, András (Peptidek és fehér...), szerző] MTA-ELTE Fehérjemodellező Kutatócsoport (ELTE / TTK / KI); Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium (Sz... (ELTE / TTK / KI)

Angol nyelvű Szakcikk (Folyóiratcikk) Tudományos
Megjelent: CHEMICAL SCIENCE 2041-6520 2041-6539 11 (34) pp. 9272-9289 2020
  • SJR Scopus - Chemistry (miscellaneous): D1
Szakterületek:
  • Gyógyszerkémia
  • Kémiai tudományok
Oncogenic RAS proteins, involved in similar to 30% of human tumors, are molecular switches of various signal transduction pathways. Here we apply a new protocol for the NMR study of KRAS in its (inactive) GDP- and (activated) GTP-bound form, allowing a comprehensive analysis of the backbone dynamics of its WT-, G12C- and G12D variants. We found that Tyr32 shows opposite mobility with respect to the backbone of its surroundings: it is more flexible in the GDP-bound form while more rigid in GTP-complexes (especially in WT- and G12D-GTP). Using the G12C/Y32F double mutant, we showed that the presence of the hydroxyl group of Tyr32 has a marked effect on the G12C-KRAS-GTP system as well. Molecular dynamics simulations indicate that Tyr32 is linked to the gamma-phosphate of GTP in the activated states - an arrangement shown, using QM/MM calculations, to support catalysis. Anchoring Tyr32 to the gamma-phosphate contributes to the capture of the catalytic waters participating in the intrinsic hydrolysis of GTP and supports a simultaneous triple proton transfer step (catalytic water -> assisting water -> Tyr32 -> O1G of the gamma-phosphate) leading to straightforward product formation. The coupled flip of negatively charged residues of switch I toward the inside of the effector binding pocket potentiates ligand recognition, while positioning of Thr35 to enter the coordination sphere of the Mg(2+)widens the pocket. Position 12 mutations do not disturb the capture of Tyr32 by the gamma-phosphate, but (partially) displace Gln61, which opens up the catalytic pocket and destabilizes catalytic water molecules thus impairing intrinsic hydrolysis.
Hivatkozás stílusok: IEEEACMAPAChicagoHarvardCSLMásolásNyomtatás
2025-03-14 11:28