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GID E3 ligase supramolecular chelate assembly configures multipronged ubiquitin targeting of an oligomeric metabolic enzyme.
Sherpa, Dawafuti; Chrustowicz, Jakub; Qiao, Shuai; Langlois, Christine R; Hehl, Laura A; Gottemukkala, Karthik Varma; Hansen, Fynn M; Karayel, Ozge; von Gronau, Susanne; Prabu, J Rajan; Mann, Matthias; Alpi, Arno F; Schulman, Brenda A.
Afiliação
  • Sherpa D; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Chrustowicz J; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Qiao S; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Langlois CR; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Hehl LA; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Gottemukkala KV; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Hansen FM; Department of Proteomics and Signal Transduction, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Karayel O; Department of Proteomics and Signal Transduction, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • von Gronau S; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Prabu JR; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Mann M; Department of Proteomics and Signal Transduction, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Alpi AF; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany.
  • Schulman BA; Department of Molecular Machines and Signaling, Max Planck Institute of Biochemistry, Martinsried 82152, Germany. Electronic address: schulman@biochem.mpg.de.
Mol Cell ; 81(11): 2445-2459.e13, 2021 06 03.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-33905682
ABSTRACT
How are E3 ubiquitin ligases configured to match substrate quaternary structures? Here, by studying the yeast GID complex (mutation of which causes deficiency in glucose-induced degradation of gluconeogenic enzymes), we discover supramolecular chelate assembly as an E3 ligase strategy for targeting an oligomeric substrate. Cryoelectron microscopy (cryo-EM) structures show that, to bind the tetrameric substrate fructose-1,6-bisphosphatase (Fbp1), two minimally functional GID E3s assemble into the 20-protein Chelator-GIDSR4, which resembles an organometallic supramolecular chelate. The Chelator-GIDSR4 assembly avidly binds multiple Fbp1 degrons so that multiple Fbp1 protomers are simultaneously ubiquitylated at lysines near the allosteric and substrate binding sites. Importantly, key structural and biochemical features, including capacity for supramolecular assembly, are preserved in the human ortholog, the CTLH E3. Based on our integrative structural, biochemical, and cell biological data, we propose that higher-order E3 ligase assembly generally enables multipronged targeting, capable of simultaneously incapacitating multiple protomers and functionalities of oligomeric substrates.
Assuntos
Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/química; Moléculas de Adesão Celular/química; Frutose-Bifosfatase/química; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/química; Complexos Multienzimáticos/química; Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/química; Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/química; Ubiquitina/química; Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/genética; Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/metabolismo; Animais; Sítios de Ligação; Moléculas de Adesão Celular/genética; Moléculas de Adesão Celular/metabolismo; Microscopia Crioeletrônica; Frutose-Bifosfatase/genética; Frutose-Bifosfatase/metabolismo; Expressão Gênica; Gluconeogênese/genética; Humanos; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/genética; Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular/metabolismo; Células K562; Cinética; Modelos Moleculares; Complexos Multienzimáticos/genética; Complexos Multienzimáticos/metabolismo; Regiões Promotoras Genéticas; Ligação Proteica; Conformação Proteica em alfa-Hélice; Conformação Proteica em Folha beta; Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas; Proteínas Recombinantes/química; Proteínas Recombinantes/genética; Proteínas Recombinantes/metabolismo; Saccharomyces cerevisiae; Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/genética; Proteínas de Saccharomyces cerevisiae/metabolismo; Células Sf9; Spodoptera; Homologia Estrutural de Proteína; Especificidade por Substrato; Ubiquitina/genética; Ubiquitina/metabolismo; Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/genética; Enzimas de Conjugação de Ubiquitina/metabolismo; Ubiquitinação
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Moléculas de Adesão Celular / Frutose-Bifosfatase / Proteínas de Saccharomyces cerevisiae / Ubiquitina / Enzimas de Conjugação de Ubiquitina / Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular / Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal / Complexos Multienzimáticos Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Revista: Mol Cell Assunto da revista: BIOLOGIA MOLECULAR Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Alemanha

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Moléculas de Adesão Celular / Frutose-Bifosfatase / Proteínas de Saccharomyces cerevisiae / Ubiquitina / Enzimas de Conjugação de Ubiquitina / Peptídeos e Proteínas de Sinalização Intracelular / Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal / Complexos Multienzimáticos Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Revista: Mol Cell Assunto da revista: BIOLOGIA MOLECULAR Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article País de afiliação: Alemanha