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Endoplasmic reticulum-resident protein 57 (ERp57) oxidatively inactivates human transglutaminase 2.
Yi, Michael C; Melkonian, Arek V; Ousey, James A; Khosla, Chaitan.
Afiliação
  • Yi MC; Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305.
  • Melkonian AV; Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305; School of Medicine, Stanford University, Stanford, California 94305.
  • Ousey JA; Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305.
  • Khosla C; Department of Chemical Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305; Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, California 94305; Stanford ChEM-H, Stanford University, Stanford, California 94305. Electronic address: khosla@stanford.edu.
J Biol Chem ; 293(8): 2640-2649, 2018 02 23.
Article em En | MEDLINE | ID: mdl-29305423
ABSTRACT
Transglutaminase 2 (TG2) is a ubiquitously expressed, intracellular as well as extracellular protein with multiple modes of post-translational regulation, including an allosteric disulfide bond between Cys-370-Cys-371 that renders the enzyme inactive in the extracellular matrix. Although recent studies have established that extracellular TG2 is switched "on" by the redox cofactor protein thioredoxin-1 (TRX), it is unclear how TG2 is switched "off." Here, we demonstrate that TG2 oxidation by small-molecule biological oxidants, including glutathione, cystine, and hydrogen peroxide, is unlikely to be the inactivation mechanism. Instead, endoplasmic reticulum (ER)-resident protein 57 (ERp57), a protein in the ER that promotes folding of nascent proteins and is also present in the extracellular environment, has the cellular and biochemical characteristics for inactivating TG2. We found that ERp57 colocalizes with extracellular TG2 in cultured human umbilical vein endothelial cells (HUVECs). ERp57 oxidized TG2 with a rate constant that was 400-2000-fold higher than those of the aforementioned small molecule oxidants. Moreover, its specificity for TG2 was also markedly higher than those of other secreted redox proteins, including protein disulfide isomerase (PDI), ERp72, TRX, and quiescin sulfhydryl oxidase 1 (QSOX1). Lastly, siRNA-mediated ERp57 knockdown in HUVECs increased TG2-catalyzed transamidation in the extracellular environment. We conclude that, to the best of our knowledge, the disulfide bond switch in human TG2 represents the first example of a post-translational redox regulatory mechanism that is reversibly and allosterically modulated by two distinct proteins (ERp57 and TRX).
Assuntos
Matriz Extracelular/enzimologia; Proteínas de Ligação ao GTP/antagonistas & inibidores; Isomerases de Dissulfetos de Proteínas/metabolismo; Processamento de Proteína Pós-Traducional; Transglutaminases/antagonistas & inibidores; Regulação Alostérica/efeitos dos fármacos; Biocatálise/efeitos dos fármacos; Células Cultivadas; Cistina/metabolismo; Enzimas Imobilizadas/antagonistas & inibidores; Enzimas Imobilizadas/metabolismo; Matriz Extracelular/efeitos dos fármacos; Matriz Extracelular/metabolismo; Proteínas de Ligação ao GTP/química; Proteínas de Ligação ao GTP/genética; Proteínas de Ligação ao GTP/metabolismo; Glutationa/metabolismo; Células Endoteliais da Veia Umbilical Humana/citologia; Células Endoteliais da Veia Umbilical Humana/enzimologia; Células Endoteliais da Veia Umbilical Humana/metabolismo; Humanos; Peróxido de Hidrogênio/farmacologia; Glicoproteínas de Membrana/química; Glicoproteínas de Membrana/genética; Glicoproteínas de Membrana/metabolismo; Oxidantes/metabolismo; Oxidantes/farmacologia; Oxirredução; Oxirredutases atuantes sobre Doadores de Grupo Enxofre/química; Oxirredutases atuantes sobre Doadores de Grupo Enxofre/genética; Oxirredutases atuantes sobre Doadores de Grupo Enxofre/metabolismo; Fragmentos de Peptídeos/química; Fragmentos de Peptídeos/genética; Fragmentos de Peptídeos/metabolismo; Isomerases de Dissulfetos de Proteínas/antagonistas & inibidores; Isomerases de Dissulfetos de Proteínas/genética; Proteína 2 Glutamina gama-Glutamiltransferase; Processamento de Proteína Pós-Traducional/efeitos dos fármacos; Transporte Proteico/efeitos dos fármacos; Interferência de RNA; Proteínas Recombinantes/química; Proteínas Recombinantes/metabolismo; Tiorredoxinas/genética; Tiorredoxinas/metabolismo; Transglutaminases/química; Transglutaminases/genética; Transglutaminases/metabolismo
Palavras-chave

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Processamento de Proteína Pós-Traducional / Transglutaminases / Proteínas de Ligação ao GTP / Isomerases de Dissulfetos de Proteínas / Matriz Extracelular Idioma: En Ano de publicação: 2018 Tipo de documento: Article

Texto completo: 1 Coleções: 01-internacional Base de dados: MEDLINE Assunto principal: Processamento de Proteína Pós-Traducional / Transglutaminases / Proteínas de Ligação ao GTP / Isomerases de Dissulfetos de Proteínas / Matriz Extracelular Idioma: En Ano de publicação: 2018 Tipo de documento: Article