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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.
Afiliação
  • 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 em En | MEDLINE | ID: mdl-33852892
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.
Assuntos
Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/química; Proteínas de Ciclo Celular/química; Fator de Iniciação 4E em Eucariotos/química; Alvo Mecanístico do Complexo 1 de Rapamicina/química; Proteína Regulatória Associada a mTOR/química; Serina-Treonina Quinases TOR/química; Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/genética; Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal/metabolismo; Sítios de Ligação; Proteínas de Ciclo Celular/genética; Proteínas de Ciclo Celular/metabolismo; Chaetomium/química; Chaetomium/genética; Clonagem Molecular; Cristalografia por Raios X; Escherichia coli/genética; Escherichia coli/metabolismo; Fator de Iniciação 4E em Eucariotos/genética; Fator de Iniciação 4E em Eucariotos/metabolismo; Expressão Gênica; Vetores Genéticos/química; Vetores Genéticos/metabolismo; Humanos; Cinética; Alvo Mecanístico do Complexo 1 de Rapamicina/genética; Alvo Mecanístico do Complexo 1 de Rapamicina/metabolismo; Modelos Moleculares; Fosforilação; Ligação Proteica; Conformação Proteica em alfa-Hélice; Conformação Proteica em Folha beta; Domínios e Motivos de Interação entre Proteínas; Processamento de Proteína Pós-Traducional; Proteínas Recombinantes/química; Proteínas Recombinantes/genética; Proteínas Recombinantes/metabolismo; Proteína Regulatória Associada a mTOR/genética; Proteína Regulatória Associada a mTOR/metabolismo; Transdução de Sinais; Homologia Estrutural de Proteína; Especificidade por Substrato; Serina-Treonina Quinases TOR/genética; Serina-Treonina Quinases TOR/metabolismo
Palavras-chave

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas de Ciclo Celular / Fator de Iniciação 4E em Eucariotos / Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal / Serina-Treonina Quinases TOR / Alvo Mecanístico do Complexo 1 de Rapamicina / Proteína Regulatória Associada a mTOR Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Proteínas de Ciclo Celular / Fator de Iniciação 4E em Eucariotos / Proteínas Adaptadoras de Transdução de Sinal / Serina-Treonina Quinases TOR / Alvo Mecanístico do Complexo 1 de Rapamicina / Proteína Regulatória Associada a mTOR Tipo de estudo: Prognostic_studies Idioma: En Ano de publicação: 2021 Tipo de documento: Article