蛋白质结构预测工具AlphaFold2 帮助揭示促癌蛋白MAGEA4的结合机制

欧洲分子生物学实验室(EMBL)格勒诺布尔的Bhogaraju小组的研究人员对癌症相关蛋白质家族如何结合其靶标有了新的见解。这一发现可能有助于开发针对化疗或放疗耐药癌症的药物。

　　

黑色素瘤抗原基因(MAGE)家族在人类中由40多种蛋白质组成，健康状况下其中大多数只存在于睾丸中。然而，在许多癌症中，这些蛋白质出现在通常不表达的组织中，含量很高，被认为在促进癌症进展中发挥作用。欧洲分子生物学实验室(EMBL)格勒诺布尔的Bhogaraju小组的研究人员对这些蛋白质如何结合它们的目标有了新的见解。这一发现可能有助于开发针对化疗或放疗耐药癌症的药物。该研究结果发表在《EMBO杂志》上。

EMBL Grenoble的Bhogaraju小组与海德堡EMBL的Hennig小组合作，使用DeepMind旗下的蛋白质结构预测工具AlphaFold2深入地分析了蛋白质MAGEA4和RAD18之间的相互作用，AlphaFold2是一种基于人工智能的工具，可以让科学家预测蛋白质的结构。研究小组发现，MAGEA4有一个沟槽，可以结合RAD18蛋白的一部分，从而防止后者将泛素基团附着在自身上，随后被降解。研究人员还在另一种MAGE家族蛋白中发现了非常相似的凹槽，该蛋白用于调节不同的促癌蛋白。他们认为这种凹槽可能是MAGE家族的一个普遍特征，用于介导与癌症相关蛋白质的结合。除了凹槽外，科学家们还发现RAD18蛋白内的两个部分相互作用，这有助于它将泛素标签附着在促进癌细胞存活的蛋白质上。

“我们对这些数据感到兴奋，因为我们的发现似乎适用于许多MAGE，为靶向驱动癌症的MAGE打开了大门，”EMBL Grenoble的小组组长Sagar Bhogaraju博士说。“我们目前正在开发一种方法来筛选结合新发现的MAGE热点的化合物。”

文章摘要

MAGEA4是一种睾丸癌胚抗原，主要在睾丸中表达，但在几种癌症中异常过度表达。MAGEA4与环泛素连接酶RAD18相互作用，激活翻译DNA合成(TLS)，可能有利于肿瘤的进化。在此，作者利用DeepMind旗下的蛋白质结构预测工具AlphaFold2 (AF)、以及核磁共振(NMR)波谱和诱变实验来分析了RAD18与MAGEA4的相互作用模式，发现RAD18的RAD6结合域(R6BD)占据了MAGEA4 C端的翼状螺旋亚域的凹槽。MAGEA4立体阻断了RAD18的降解自泛素化活性，抑制降解的RAD18自泛素化，从而稳定了RAD18。这可以被RAD18 R6BD的竞争肽抵消。AlphaFold2和交联质谱(XL-MS)也揭示了催化环和RAD18的DNA结合SAP结构域之间进化保守的分子内相互作用，它们共同在PCNA单泛素化中起关键作用，是PCNA单泛素化所必需的。利用相互作用蛋白质组学，作者还发现另一种i型MAGE MAGE- c2与RING泛素连接酶TRIM28的相互作用方式类似于MAGEA4/RAD18复合物，这表明MAGEA4肽结合槽在其他i型MAGE中也起到连接酶结合裂缝的作用。实验数据为RAD18介导的PCNA单泛素化的机制和调控提供了新的见解。