A robust protocol to map binding sites of the 14-3-3 interactome: Cdc25C requires phosphorylation of both S216 and S263 to bind 14-3-3

绘制 14-3-3 相互作用组结合位点的稳健方案:Cdc25C 需要 S216 和 S263 均磷酸化才能结合 14-3-3

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作者:Perry M Chan, Yuen-Wai Ng, Ed Manser

Abstract

Modern proteomic techniques have identified hundreds of proteins that bind 14-3-3s, the most widespread eukaryotic phosphoserine/threonine sensors, but accurate prediction of the target phospho-sites is difficult. Here we describe a systematic approach using synthetic peptides that tests large numbers of potential binding sites in parallel for human 14-3-3. By profiling the sequence requirements for three diverse 14-3-3 binding sites (from IRS-1, IRSp53 and GIT2), we have generated enhanced bioinformatics tools to score sites and allow more tractable testing by co-immunoprecipitation. This approach has allowed us to identify two additional sites other than Ser216 in the widely studied cell division cycle (Cdc) protein 25C, whose function depends on 14-3-3 binding. These Ser247 and Ser263 sites in human Cdc25C, which were not predicted by the existing Scansite search, are conserved across species and flank the nuclear localization region. Furthermore, we found strong interactions between 14-3-3 and peptides with the sequence Rxx[S/T]xR typical for PKC sites, and which is as abundant as the canonical Rxx[S/T]xP motif in the proteome. Two such sites are required for 14-3-3 binding in the polarity protein Numb. A recent survey of >200 reported sites identified only a handful containing this motif, suggesting that it is currently under-appreciated as a candidate binding site. This approach allows one to rapidly map 14-3-3 binding sites and has revealed alternate motifs.

文献解析

标题/作者/期刊/年份​​:

            标题:A robust protocol to map binding sites of the 14-3-3 interactome: Cdc25C requires phosphorylation of both S216 and S263 to bind 14-3-3

            作者:Perry M Chan, Yuen-Wai Ng, Ed Manser

            期刊:Molecular & Cellular Proteomics(IF=6.100)

            年份:2011

研究领域与背景​​:

  • 领域:蛋白质相互作用与磷酸化调控,聚焦于14-3-3蛋白(真核生物中广泛存在的磷酸丝氨酸/苏氨酸传感器)的结合位点预测。

  • 研究现状:14-3-3相互作用组已有大量报道,但结合位点的准确预测仍存在挑战,尤其是非经典基序的识别。

​研究动机​​:

  • 填补空白:现有工具(如Scansite)无法有效预测某些14-3-3结合位点(如Cdc25C的Ser247/Ser263),且非经典基序(如PKC样基序Rxx[S/T]xR)被低估。


研究问题与假设

​核心问题​​:如何系统性鉴定14-3-3蛋白的结合位点,尤其是未被传统方法预测的磷酸化依赖位点?

​假设​​:通过合成肽库并行测试大量潜在结合位点,可揭示新的14-3-3结合基序,并修正现有预测模型。


研究方法学与技术路线

​实验设计​​:

  • ​合成肽筛选​​:基于已知结合位点(IRS-1、IRSp53、GIT2)设计肽库,并行测试结合能力。

  • ​生物信息学优化​​:结合实验数据改进结合位点评分工具。

  • ​功能验证​​:通过免疫共沉淀(Co-IP)验证候选位点(如Cdc25C的S216/S263)。

​关键技术​​:

  • 高通量肽阵列技术、Co-IP、序列保守性分析。

    ​创新方法​​:

  • 首次系统比较不同14-3-3结合基序的序列偏好,揭示PKC样基序(Rxx[S/T]xR)的重要性。


结果与数据解析

​主要发现​​:

​          Cdc25C的双位点磷酸化依赖​​:S216和S263均需磷酸化才能有效结合14-3-3(传统仅关注S216)。

          ​​非经典基序的普遍性​​:PKC样基序(Rxx[S/T]xR)与经典基序(Rxx[S/T]xP)在蛋白质组中丰度相当,但此前研究仅报道少数案例。

​          Numb蛋白的双基序需求​​:极性蛋白Numb需两个PKC样基序才能结合14-3-3。

​数据验证​​:

  • 通过肽结合实验和Co-IP交叉验证新位点。

    ​局限性​​:

  • 依赖合成肽可能忽略体内复杂修饰环境;未涵盖所有14-3-3亚型特异性。


讨论与机制阐释

​机制解释​​:

  • 14-3-3结合需要磷酸化位点周围的特定序列上下文,PKC样基序通过精氨酸残基增强结合亲和力。

    ​与既往研究对比​​:

  • 反驳了“经典Rxx[S/T]xP基序占主导”的认知,提出PKC样基序的同等重要性。

    ​未解决问题​​:

  • 不同14-3-3亚型对非经典基序的选择性;体内生理条件下的验证需求。


创新点与学术贡献

​理论创新​​:

  • 提出14-3-3结合位点的多样性模型,修正单一基序主导的观点。

    ​技术贡献​​:

  • 高通量肽筛选方案可推广至其他磷酸化依赖的相互作用研究。

    ​实际价值​​:

  • 为癌症(如Cdc25C调控异常)和神经发育(如Numb功能)研究提供新靶点。


​总结​​:该研究通过创新性肽库筛选,揭示了14-3-3结合位点的复杂性和未被重视的非经典基序,为磷酸化依赖的蛋白质相互作用研究提供了新范式。

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