Your browser doesn't support javascript.
loading
The dynamic mechanism of 4E-BP1 recognition and phosphorylation by mTORC1.
Böhm, Raphael; Imseng, Stefan; Jakob, Roman P; Hall, Michael N; Maier, Timm; Hiller, Sebastian.
  • Böhm R; Biozentrum, University of Basel, 4056 Basel, Switzerland.
  • Imseng S; Biozentrum, University of Basel, 4056 Basel, Switzerland.
  • Jakob RP; Biozentrum, University of Basel, 4056 Basel, Switzerland.
  • Hall MN; Biozentrum, University of Basel, 4056 Basel, Switzerland. Electronic address: m.hall@unibas.ch.
  • Maier T; Biozentrum, University of Basel, 4056 Basel, Switzerland. Electronic address: timm.maier@unibas.ch.
  • Hiller S; Biozentrum, University of Basel, 4056 Basel, Switzerland. Electronic address: sebastian.hiller@unibas.ch.
Mol Cell ; 81(11): 2403-2416.e5, 2021 06 03.
Article en En | MEDLINE | ID: mdl-33852892
ABSTRACT
The activation of cap-dependent translation in eukaryotes requires multisite, hierarchical phosphorylation of 4E-BP by the 1 MDa kinase mammalian target of rapamycin complex 1 (mTORC1). To resolve the mechanism of this hierarchical phosphorylation at the atomic level, we monitored by NMR spectroscopy the interaction of intrinsically disordered 4E binding protein isoform 1 (4E-BP1) with the mTORC1 subunit regulatory-associated protein of mTOR (Raptor). The N-terminal RAIP motif and the C-terminal TOR signaling (TOS) motif of 4E-BP1 bind separate sites in Raptor, resulting in avidity-based tethering of 4E-BP1. This tethering orients the flexible central region of 4E-BP1 toward the mTORC1 kinase site for phosphorylation. The structural constraints imposed by the two tethering interactions, combined with phosphorylation-induced conformational switching of 4E-BP1, explain the hierarchy of 4E-BP1 phosphorylation by mTORC1. Furthermore, we demonstrate that mTORC1 recognizes both free and eIF4E-bound 4E-BP1, allowing rapid phosphorylation of the entire 4E-BP1 pool and efficient activation of translation. Finally, our findings provide a mechanistic explanation for the differential rapamycin sensitivity of the 4E-BP1 phosphorylation sites.
Asunto(s)
Proteínas Adaptadoras Transductoras de Señales/química; Proteínas de Ciclo Celular/química; Factor 4E Eucariótico de Iniciación/química; Diana Mecanicista del Complejo 1 de la Rapamicina/química; Proteína Reguladora Asociada a mTOR/química; Serina-Treonina Quinasas TOR/química; Proteínas Adaptadoras Transductoras de Señales/genética; Proteínas Adaptadoras Transductoras de Señales/metabolismo; Sitios de Unión; Proteínas de Ciclo Celular/genética; Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo; Chaetomium/química; Chaetomium/genética; Clonación Molecular; Cristalografía por Rayos X; Escherichia coli/genética; Escherichia coli/metabolismo; Factor 4E Eucariótico de Iniciación/genética; Factor 4E Eucariótico de Iniciación/metabolismo; Expresión Génica; Vectores Genéticos/química; Vectores Genéticos/metabolismo; Humanos; Cinética; Diana Mecanicista del Complejo 1 de la Rapamicina/genética; Diana Mecanicista del Complejo 1 de la Rapamicina/metabolismo; Modelos Moleculares; Fosforilación; Unión Proteica; Conformación Proteica en Hélice alfa; Conformación Proteica en Lámina beta; Dominios y Motivos de Interacción de Proteínas; Procesamiento Proteico-Postraduccional; Proteínas Recombinantes/química; Proteínas Recombinantes/genética; Proteínas Recombinantes/metabolismo; Proteína Reguladora Asociada a mTOR/genética; Proteína Reguladora Asociada a mTOR/metabolismo; Transducción de Señal; Homología Estructural de Proteína; Especificidad por Sustrato; Serina-Treonina Quinasas TOR/genética; Serina-Treonina Quinasas TOR/metabolismo
Palabras clave

Texto completo: 1 Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Proteínas de Ciclo Celular / Factor 4E Eucariótico de Iniciación / Proteínas Adaptadoras Transductoras de Señales / Serina-Treonina Quinasas TOR / Diana Mecanicista del Complejo 1 de la Rapamicina / Proteína Reguladora Asociada a mTOR Tipo de estudio: Prognostic_studies Idioma: En Año: 2021 Tipo del documento: Article

Texto completo: 1 Banco de datos: MEDLINE Asunto principal: Proteínas de Ciclo Celular / Factor 4E Eucariótico de Iniciación / Proteínas Adaptadoras Transductoras de Señales / Serina-Treonina Quinasas TOR / Diana Mecanicista del Complejo 1 de la Rapamicina / Proteína Reguladora Asociada a mTOR Tipo de estudio: Prognostic_studies Idioma: En Año: 2021 Tipo del documento: Article