https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2025.01.006
요약
- Hsp70 활성 조절을 위한 인공 단백질 설계: 본 논문은 분자 샤페론 Hsp70의 ATPase 활성을 조절할 수 있는 de novo(처음부터 설계된) 단백질(JDM, J-domain mimic)을 설계하고, 이를 통해 세포 내 생체 응축체를 제어하는 방법을 개발하였습니다.
- 응축체 해체에 성공한 Hsp70 활성화 인공 단백질 JDM37: 설계된 단백질 중 JDM37은 Hsp70의 ATP 가수분해 활성을 높여 단백질을 refolding시키고, 세포 내 응축체를 거의 완전히 해체시킬 수 있었습니다. 반면, ATPase 활성이 없는 JDM16은 응축체에 영향을 주지 못했습니다.
- 내인성 및 암 관련 응축체에도 적용 가능: JDM37은 paraspeckle 같은 내인성 핵 응축체뿐만 아니라, RIα, EML4-Alk 같은 신호 전달 및 암 관련 응축체도 해체시켰고, 특히 후자의 경우 Ras/Erk 신호 억제 및 세포 성장 저해 효과도 관찰되었습니다.
- Hsp70의 국소적 활성화 필요성 입증: 전체적으로 Hsp70을 과발현하거나 억제하는 것으로는 응축체 해체가 이루어지지 않았으며, JDM37이 응축체 표적화 및 국소적 Hsp70 활성화를 동시에 유도해야만 해체가 가능함을 보여주었습니다.
- 응축체 기반 질환 타깃팅 및 샤페론 연구에 기여: 이 연구는 Hsp70의 작용을 공간적으로 조절할 수 있는 도구를 제공하며, 다양한 응축체 관련 질환의 기전을 밝히고, 약물 설계 및 치료 전략에 활용될 수 있는 모듈형 플랫폼을 제시합니다.
Abstract
Protein quality control (PQC) is carried out in part by the chaperone Hsp70 in concert with adapters of the J-domain protein (JDP) family. The JDPs, also called Hsp40s, are thought to recruit Hsp70 into complexes with specific client proteins. However, the molecular principles regulating this process are not well understood. We describe the de novo design of Hsp70 binding proteins that either inhibit or stimulate Hsp70 ATPase activity. An ATPase stimulating design promoted the refolding of denatured luciferase in vitro, similar to native JDPs. Targeting of this design to intracellular condensates resulted in their nearly complete dissolution and revealed roles as cell growth promoting signaling hubs. The designs inform our understanding of chaperone structure-function relationships and provide a general and modular way to target PQC systems to regulate condensates and other cellular targets.