Gタンパク質シャペロンとグアニンヌクレオチド交換因子Ric-8AがGαi1に結合した構造

Structure of the G protein chaperone and guanine nucleotide exchange factor Ric-8A bound to Gαi1.

• Levi J McClelland
• Kaiming Zhang
• Tung-Chung Mou
• Jake Johnston
• Cindee Yates-Hansen
• Shanshan Li
• Celestine J Thomas
• Tzanko I Doukov
• Sarah Triest
• Alexandre Wohlkonig
• Gregory G Tall
• Jan Steyaert
• Wah Chiu
• Stephen R Sprang

抄録

Ric-8Aは細胞内に存在するグアニンヌクレオチド交換因子（GEF）であり、ヘテロ三量体Gタンパク質αサブユニット（Gα）を活性化し、Gαシャペロンの役割を果たしています。Ric-8Aは、カゼインキナーゼIIのリン酸化によって活性化されるこれらの活性を触媒するメカニズムは明らかにされていない。本研究では、リン酸化されたRic-8Aにヌクレオチドを含まないGαが結合したナノボディ安定化複合体の構造を、低温電子顕微鏡とX線結晶構造解析により、原子レベルの分解能で報告する。Ric-8AのGEF活性のメカニズムは、Gタンパク質共役型受容体とは大きく異なります。Ric-8Aは、複数の界面でGαの特定の構造と結合して複合体を形成し、2つのGα結合部位をつなぐRic-8Aセグメント内でリン酸化されることで安定化されます。GαのC末端はそのβシートコアから放出され、それによってGDP結合部位が解体されます。Ric-8Aは、露出したGαβシートとスイッチIIに結合し、Gαのヌクレオチドフリー状態を安定化します。

Ric-8A is a cytosolic Guanine Nucleotide exchange Factor (GEF) that activates heterotrimeric G protein alpha subunits (Gα) and serves as an essential Gα chaperone. Mechanisms by which Ric-8A catalyzes these activities, which are stimulated by Casein Kinase II phosphorylation, are unknown. We report the structure of the nanobody-stabilized complex of nucleotide-free Gα bound to phosphorylated Ric-8A at near atomic resolution by cryo-electron microscopy and X-ray crystallography. The mechanism of Ric-8A GEF activity differs considerably from that employed by G protein-coupled receptors at the plasma membrane. Ric-8A engages a specific conformation of Gα at multiple interfaces to form a complex that is stabilized by phosphorylation within a Ric-8A segment that connects two Gα binding sites. The C-terminus of Gα is ejected from its beta sheet core, thereby dismantling the GDP binding site. Ric-8A binds to the exposed Gα beta sheet and switch II to stabilize the nucleotide-free state of Gα.