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Discovery of a hidden transient state in all bromodomain families.
Raich, Lluís; Meier, Katharina; Günther, Judith; Christ, Clara D; Noé, Frank; Olsson, Simon.
Afiliação
  • Raich L; Department of Mathematics and Computer Science, Freie Universität Berlin, 14195 Berlin, Germany.
  • Meier K; Computational Molecular Design, Pharmaceuticals, R&D, Bayer AG, 42096 Wuppertal, Germany.
  • Günther J; Computational Molecular Design, Pharmaceuticals, R&D, Bayer AG, 13342 Berlin, Germany.
  • Christ CD; Computational Molecular Design, Pharmaceuticals, R&D, Bayer AG, 13342 Berlin, Germany.
  • Noé F; Department of Mathematics and Computer Science, Freie Universität Berlin, 14195 Berlin, Germany; frank.noe@fu-berlin.de simonols@chalmers.se.
  • Olsson S; Department of Chemistry, Rice University, Houston, TX 77005.
Proc Natl Acad Sci U S A ; 118(4)2021 01 26.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-33468647
ABSTRACT
Bromodomains (BDs) are small protein modules that interact with acetylated marks in histones. These posttranslational modifications are pivotal to regulate gene expression, making BDs promising targets to treat several diseases. While the general structure of BDs is well known, their dynamical features and their interplay with other macromolecules are poorly understood, hampering the rational design of potent and selective inhibitors. Here, we combine extensive molecular dynamics simulations, Markov state modeling, and available structural data to reveal a transiently formed state that is conserved across all BD families. It involves the breaking of two backbone hydrogen bonds that anchor the ZA-loop with the αA helix, opening a cryptic pocket that partially occludes the one associated to histone binding. By analyzing more than 1,900 experimental structures, we unveil just two adopting the hidden state, explaining why it has been previously unnoticed and providing direct structural evidence for its existence. Our results suggest that this state is an allosteric regulatory switch for BDs, potentially related to a recently unveiled BD-DNA-binding mode.
Assuntos
Proteínas de Ciclo Celular/química; Proteínas Correpressoras/química; Proteínas de Ligação a DNA/química; Histona Acetiltransferases/química; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/química; Fatores Genéricos de Transcrição/química; Fatores de Transcrição/química; Proteína 28 com Motivo Tripartido/química; Sequência de Aminoácidos; Sítios de Ligação; Proteínas de Ciclo Celular/genética; Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo; Proteínas Correpressoras/genética; Proteínas Correpressoras/metabolismo; Cristalografia por Raios X; DNA/química; DNA/genética; DNA/metabolismo; Proteínas de Ligação a DNA/genética; Proteínas de Ligação a DNA/metabolismo; Regulação da Expressão Gênica; Histona Acetiltransferases/genética; Histona Acetiltransferases/metabolismo; Humanos; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/genética; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/metabolismo; Cadeias de Markov; Simulação de Dinâmica Molecular; Ligação Proteica; Conformação Proteica em alfa-Hélice; Conformação Proteica em Folha beta; Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas; Alinhamento de Sequência; Homologia de Sequência de Aminoácidos; Termodinâmica; Fatores de Transcrição/genética; Fatores de Transcrição/metabolismo; Fatores Genéricos de Transcrição/genética; Fatores Genéricos de Transcrição/metabolismo; Proteína 28 com Motivo Tripartido/genética; Proteína 28 com Motivo Tripartido/metabolismo
Palavras-chave

Texto completo: 1 Bases de dados: MEDLINE Assunto principal: Fatores de Transcrição / Proteínas de Ciclo Celular / Fatores Genéricos de Transcrição / Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular / Proteínas de Ligação a DNA / Histona Acetiltransferases / Proteínas Correpressoras / Proteína 28 com Motivo Tripartido Tipo de estudo: Health_economic_evaluation / Prognostic_studies Idioma: En Revista: Proc Natl Acad Sci U S A Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Alemanha

Texto completo: 1 Bases de dados: MEDLINE Assunto principal: Fatores de Transcrição / Proteínas de Ciclo Celular / Fatores Genéricos de Transcrição / Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular / Proteínas de Ligação a DNA / Histona Acetiltransferases / Proteínas Correpressoras / Proteína 28 com Motivo Tripartido Tipo de estudo: Health_economic_evaluation / Prognostic_studies Idioma: En Revista: Proc Natl Acad Sci U S A Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Alemanha