Single-Stranded Nucleic Acids Bind to the Tetramer Interface of SAMHD1 and Prevent Formation of the Catalytic Homotetramer.
Single-Stranded Nucleic Acids Bind to the Tetramer Interface of SAMHD1 and Prevent Formation of the Catalytic Homotetramer.
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单链核酸与 SAMHD1 的四聚体界面结合并阻止催化同源四聚体的形成。
DOI：
10.1021/acs.biochem.6b00986
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发表时间：
2016-11-08
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Stivers JT
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Seamon KJ;Bumpus NN;Stivers JT
无菌α基序和HD结构域蛋白1（SAMHD 1）是一种独特的酶，在核酸代谢、病毒限制以及自身免疫性疾病和癌症的发病机制中具有重要作用。尽管在病毒限制和疾病中的dNTP三磷酸水解酶活性受到了很多关注，但SAMHD 1也与单链RNA和DNA结合。在这里，我们利用UV交联方法，使用5-溴脱氧尿苷取代的寡核苷酸加上高分辨率质谱（HRMS），以确定结合位点的单链核酸（ssNA）的SAMHD 1。映射现有晶体结构表面上的交联氨基酸表明，ssNA结合位点主要位于沿着二聚体-二聚体界面，在空间上阻断了dNTR活性所需的同源四聚体的形成。令人惊讶的是，SAMHD 1的无序C-末端（残基583-626）也涉及ssNA结合。在使用纯化的SAMHD 1583 -626肽的结合研究中证实了该区域与ssNA之间的相互作用。尽管最近有报道称SAMHD 1具有多核糖核苷酸磷酸化酶活性，但我们在无机磷酸盐存在下未检测到任何此类活性，表明核酸结合与该活性无关。这些数据表明，一个拮抗性的调节机制，其中相互排斥的寡聚状态的要求ssNA结合和dNTP水解酶活性调节这两个功能的SAMHD 1在细胞内。
Sterile Alpha Motif and HD Domain Protein 1 (SAMHD1) is a unique enzyme that has important roles in nucleic acid metabolism, viral restriction, and the pathogenesis of autoimmune diseases and cancer. Although much attention has been focused on its dNTP triphosphohydrolase activity in viral restriction and disease, SAMHD1 also binds to single-stranded RNA and DNA. Here we utilize a UV crosslinking method using 5-bromodeoxyuridine-substituted oligonucleotides coupled with high-resolution mass spectrometry (HRMS) to identify the binding site for single-stranded nucleic acids (ssNA) on SAMHD1. Mapping cross-linked amino acids on the surface of existing crystal structures demonstrated that the ssNA binding site lies largely along the dimer-dimer interface, sterically blocking the formation of the homotetramer required for dNTPase activity. Surprisingly, the disordered C-terminus of SAMHD1 (residues 583–626) was also implicated in ssNA binding. An interaction between this region and ssNA was confirmed in binding studies using the purified SAMHD1 583–626 peptide. Despite a recent report that SAMHD1 possesses polyribonucleotide phosphorylase activity, we did not detect any such activity in the presence of inorganic phosphate, indicating that nucleic acid binding is unrelated to this proposed activity. These data suggest an antagonistic regulatory mechanism where the mutually exclusive oligomeric state requirements for ssNA binding and dNTP hydrolase activity modulate these two functions of SAMHD1 within the cell.
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