Functional molecular evolution of a GTP sensing kinase: PI5P4Kβ.
Functional molecular evolution of a GTP sensing kinase: PI5P4Kβ.
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DOI：
10.1111/febs.16763
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发表时间：
2023-09
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
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作者：
在超过40亿年的进化中，包括核苷酸替换、基因和基因组复制和重组在内的多种突变已经建立了从头基因，这些基因翻译成具有高级细胞功能所必需的新特性的蛋白质。然而，蛋白质进化获得新功能的分子过程大多是推测性的。最近，我们提供的证据表明，在哺乳动物细胞中，磷脂酰肌醇5-磷酸4-激酶β（PI 5 P4 K β）是如何从ATP利用激酶进化为GTP传感器的潜在进化机制。从机制上讲，PI 5 P4 K β通过突变其核苷酸碱基识别序列获得了鸟嘌呤有效结合（GEA）基序，使得能够从ATP依赖性激酶进化为独特的GTP/ATP双激酶，其对GTP的KM落入生理GTP浓度-GTP传感活性的起源。重要的是，PI 5 P4 K β的GTP敏感活性对于多细胞生物体中细胞代谢和致瘤活性的表现至关重要。在我们的研究中使用的结构，生物化学和生物物理分析的组合提供了一个新的框架，用于分析蛋白质如何在进化上获得新的活性，这可能会为细胞引入关键功能。
Over 4 billion years of evolution, multiple mutations, including nucleotide substitutions, gene and genome duplications and recombination, have established de novo genes that translate into proteins with novel properties essential for high-order cellular functions. However, molecular processes through which a protein evolutionarily acquires a novel function are mostly speculative. Recently, we have provided evidence for a potential evolutionary mechanism underlying how, in mammalian cells, phosphatidylinositol 5-phosphate 4-kinase β (PI5P4Kβ) evolved into a GTP sensor from ATP-utilizing kinase. Mechanistically, PI5P4Kβ has acquired the guanine efficient association (GEA) motif by mutating its nucleotide base recognition sequence, enabling the evolutionary transition from an ATP-dependent kinase to a distinct GTP/ATP dual kinase with its KM for GTP falling into physiological GTP concentrations—the genesis of GTP sensing activity. Importantly, the GTP sensing activity of PI5P4Kβ is critical for the manifestation of cellular metabolism and tumourigenic activity in the multicellular organism. The combination of structural, biochemical and biophysical analyses used in our study provides a novel framework for analysing how a protein can evolutionarily acquire a novel activity, which potentially introduces a critical function to the cell.
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影响因子：
64.8
作者：
Rameh, LE;Tolias, KF;Cantley, LC
通讯作者：
Cantley, LC
DOI：
10.1016/0065-2571(95)00005-4
发表时间：
1996-01-01
期刊：
ADVANCES IN ENZYME REGULATION, VOL 36
影响因子：
--
作者：
Loijens, JC;Boronenkov, IV;Anderson, RA
通讯作者：
Anderson, RA
影响因子：
2.1
作者：
Jeffery, Constance J.
通讯作者：
Jeffery, Constance J.
影响因子：
4.1
作者：
Bultsma, Yvette;Keune, Willem-Jan;Divecha, Nullin
通讯作者：
Divecha, Nullin
影响因子：
4.8
作者：
Loijens, JC;Anderson, RA
通讯作者：
Anderson, RA