Mechanism of karyopherin-β2 binding and nuclear import of ALS variants FUS(P525L) and FUS(R495X).
Mechanism of karyopherin-β2 binding and nuclear import of ALS variants FUS(P525L) and FUS(R495X).
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DOI：
10.1038/s41598-021-83196-y
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发表时间：
2021-02-12
影响因子：
4.6
通讯作者：
Yoshizawa T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gonzalez A;Mannen T;Çağatay T;Fujiwara A;Matsumura H;Niesman AB;Brautigam CA;Chook YM;Yoshizawa T
RNA结合蛋白FUS的突变导致家族性肌萎缩侧索硬化症（ALS）。影响FUS的脯氨酸-酪氨酸核定位信号（PY-NLS）的几个突变导致严重的青少年ALS。当细胞受到应激时，FUS也经历液-液相分离（LLPS）以在应激颗粒中积累。在未应激的细胞中，野生型FUS主要存在于细胞核中，因为它是由输入蛋白Karyopherin-β2（Kapβ2）输入的，Kap β 2以高亲和力结合FUS的C-末端PY-NLS。在这里，我们分析了两个ALS相关变体FUS（P525 L）和FUS（R495 X）与输入蛋白，特别是Kapβ2之间的相互作用，因为尽管它们有缺陷/缺失的PY-NLS，它们仍然部分定位于细胞核。Kapβ2·FUS（P525 L）PY-NLS复合物的晶体结构显示突变肽在突变位点产生较少接触，解释了对Kapβ2的亲和力降低。生化分析显示，截短的FUS（R495 X）蛋白虽然缺失PY-NLS，但仍然可以结合Kapβ2并抑制LLPS。当精氨酸甲基化被抑制时，FUS（R495 X）利用其C-末端串联精氨酸-甘氨酸-甘氨酸区域RGG 2和RGG 3结合Kapβ2的PY-NLS结合位点，用于细胞核定位。这些发现表明C-末端RGG区域在携带有缺陷PY-NLS的FUS的ALS变体的核输入和LLPS调节中的重要性。
Mutations in the RNA-binding protein FUS cause familial amyotropic lateral sclerosis (ALS). Several mutations that affect the proline-tyrosine nuclear localization signal (PY-NLS) of FUS cause severe juvenile ALS. FUS also undergoes liquid–liquid phase separation (LLPS) to accumulate in stress granules when cells are stressed. In unstressed cells, wild type FUS resides predominantly in the nucleus as it is imported by the importin Karyopherin-β2 (Kapβ2), which binds with high affinity to the C-terminal PY-NLS of FUS. Here, we analyze the interactions between two ALS-related variants FUS(P525L) and FUS(R495X) with importins, especially Kapβ2, since they are still partially localized to the nucleus despite their defective/missing PY-NLSs. The crystal structure of the Kapβ2·FUS(P525L)PY-NLS complex shows the mutant peptide making fewer contacts at the mutation site, explaining decreased affinity for Kapβ2. Biochemical analysis revealed that the truncated FUS(R495X) protein, although missing the PY-NLS, can still bind Kapβ2 and suppresses LLPS. FUS(R495X) uses its C-terminal tandem arginine-glycine-glycine regions, RGG2 and RGG3, to bind the PY-NLS binding site of Kapβ2 for nuclear localization in cells when arginine methylation is inhibited. These findings suggest the importance of the C-terminal RGG regions in nuclear import and LLPS regulation of ALS variants of FUS that carry defective PY-NLSs.
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DOI：
10.1042/bcj20160499
发表时间：
2017-04-07
期刊：
The Biochemical journal
影响因子：
--
作者：
Harrison AF;Shorter J
通讯作者：
Shorter J
DOI：
10.1107/s0907444909052925
发表时间：
2010-02
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography
影响因子：
--
作者：
Adams PD;Afonine PV;Bunkóczi G;Chen VB;Davis IW;Echols N;Headd JJ;Hung LW;Kapral GJ;Grosse-Kunstleve RW;McCoy AJ;Moriarty NW;Oeffner R;Read RJ;Richardson DC;Richardson JS;Terwilliger TC;Zwart PH
通讯作者：
Zwart PH
影响因子：
3.3
作者：
Fu SC;Fung HYJ;Cağatay T;Baumhardt J;Chook YM
通讯作者：
Chook YM
DOI：
10.1073/pnas.1918944117
发表时间：
2020-04-14
影响因子：
11.1
作者：
Bourgeois, Benjamin;Hutten, Saskia;Madl, Tobias
通讯作者：
Madl, Tobias
DOI：
10.1107/s0907444909042073
发表时间：
2010-01
期刊：
Acta crystallographica. Section D, Biological crystallography
影响因子：
--
作者：
Chen VB;Arendall WB 3rd;Headd JJ;Keedy DA;Immormino RM;Kapral GJ;Murray LW;Richardson JS;Richardson DC
通讯作者：
Richardson DC