DOCK2-ELMO1複合体の構造は、自己抑制状態の制御についての洞察を提供します

Structure of the DOCK2-ELMO1 complex provides insights into regulation of the auto-inhibited state.

• Leifu Chang
• Jing Yang
• Chang Hwa Jo
• Andreas Boland
• Ziguo Zhang
• Stephen H McLaughlin
• Afnan Abu-Thuraia
• Ryan C Killoran
• Matthew J Smith
• Jean-Francois Côté
• David Barford

抄録

DOCK（dedicator of cytokinesis）タンパク質は、細胞内アクチンダイナミクスを制御するRHO GTPaseのための多ドメイングアニンヌクレオチド交換因子（GEF）である。DOCKタンパク質は、触媒ドメイン（DOCK）および膜関連ドメイン（DOCK）を共有している。構造的に関連するDOCK1およびDOCK2 GEFは、RACに特異的であり、機能するためにELMO（巻き込みおよび細胞運動）タンパク質を必要とする。ELMO（ELMO）のN末端RAS結合ドメイン（RBD）はRHOGと相互作用してDOCK1/2の活性を調節する。ここでは、DOCK2-ELMO1単独およびRAC1との三元複合体としてのDOCK2-ELMO1の低温電子顕微鏡構造とRHOG-ELMO2複合体の結晶構造を決定した。DOCK2-ELMO1とRAC1の三元複合体は、自己抑制された閉じた構造をとっている。ELMO1サブユニットの構造変化により自己抑制が解除されると、DOCK2上のRAC1とELMO1上のRHOGとBAI GPCRの結合部位が露出する。本研究では、DOCK2とELMO1のリン酸化を含む上流のエフェクターが、活性化したGEFを促進するために自己抑制状態を不安定化させることを説明した。

DOCK (dedicator of cytokinesis) proteins are multidomain guanine nucleotide exchange factors (GEFs) for RHO GTPases that regulate intracellular actin dynamics. DOCK proteins share catalytic (DOCK) and membrane-associated (DOCK) domains. The structurally-related DOCK1 and DOCK2 GEFs are specific for RAC, and require ELMO (engulfment and cell motility) proteins for function. The N-terminal RAS-binding domain (RBD) of ELMO (ELMO) interacts with RHOG to modulate DOCK1/2 activity. Here, we determine the cryo-EM structures of DOCK2-ELMO1 alone, and as a ternary complex with RAC1, together with the crystal structure of a RHOG-ELMO2 complex. The binary DOCK2-ELMO1 complex adopts a closed, auto-inhibited conformation. Relief of auto-inhibition to an active, open state, due to a conformational change of the ELMO1 subunit, exposes binding sites for RAC1 on DOCK2, and RHOG and BAI GPCRs on ELMO1. Our structure explains how up-stream effectors, including DOCK2 and ELMO1 phosphorylation, destabilise the auto-inhibited state to promote an active GEF.