Topology Dictates Evolution of Regulatory Cysteines in a Family of Viral Oncoproteins
| Autor: | Damián Alvarez-Paggi, Juan Ramiro Lorenzo, Gabriela Camporeale, Luciano Montero, Ignacio E Sánchez, Gonzalo de Prat Gay, Leonardo G Alonso |
|---|---|
| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
0106 biological sciences
Sequence analysis Papillomavirus E7 Proteins Biology Topology 010603 evolutionary biology 01 natural sciences Genome papillomavirus Evolution Molecular redox regulation Ciencias Biológicas 03 medical and health sciences Molecular dynamics Protein sequencing Genetics Amino Acid Sequence Cysteine Molecular Biology cysteine Ecology Evolution Behavior and Systematics Topology (chemistry) E7 030304 developmental biology Sequence (medicine) 0303 health sciences Mechanism (biology) Dimerization Virología CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS |
| Popis: | Redox regulation in biology is largely operated by cysteine chemistry in response to a variety of cell environmental and intracellular stimuli. The high chemical reactivity of cysteines determines their conservation in functional roles, but their presence can also result in harmful oxidation limiting their general use by proteins. Papillomaviruses constitute a unique system for studying protein sequence evolution since there are hundreds of anciently evolved stable genomes. E7, the viral transforming factor, is a dimeric, cysteine-rich oncoprotein that shows both conserved structural and variable regulatory cysteines constituting an excellent model for uncovering the mechanism that drives the acquisition of redox-sensitive groups. By analyzing over 300 E7 sequences, we found that although noncanonical cysteines show no obvious sequence conservation pattern, they are nonrandomly distributed based on topological constrains. Regulatory residues are strictly excluded from six positions stabilizing the hydrophobic core while they are enriched in key positions located at the dimerization interface or around the Zn+2 ion. Oxidation of regulatory cysteines is linked to dimer dissociation, acting as a reversible redox-sensing mechanism that triggers a conformational switch. Based on comparative sequence analysis, molecular dynamics simulations and biophysical analysis, we propose a model in which the occurrence of cysteine-rich positions is dictated by topological constrains, providing an explanation to why a degenerate pattern of cysteines can be achieved in a family of homologs. Thus, topological principles should enable the possibility to identify hidden regulatory cysteines that are not accurately detected using sequence based methodology. Fil: Álvarez Paggi, Damián Jorge. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina Fil: Lorenzo Lopez, Juan Ramiro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina Fil: Camporeale, Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Montero, Luciano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Sánchez Miguel, Ignacio Enrique. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina Fil: de Prat Gay, Gonzalo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Alonso, Leonardo Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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