Struktur-Funktionsbeziehungen der Rho- und der Plexin-Proteinfamilien

In dieser Arbeit wurden die Struktur-Funktionsbeziehungen der Rho-GTPasen Rac1b und TC10 untersucht. Hierzu wurden die GDP- und GppNHp-Strukturen beider GTPasen mittels Röntgenstrukturanalyse charakterisiert. Anhand der 3D-Strukturen konnten die biochemischen Unterschiede dieser Proteine zu den Homologen, Rac1 und Cdc42, erklärt werden. Die Insertion von 19 Aminosäuren generiert ein selbst-aktivierendes Rac1b. Die offene Switch I-Konformation führt zu einer beschleunigten Nukleotiddissoziation. Der hochmobile Switch II hingegen beeinträchtigt die intrinsische GTP-Hydrolyse. Der Vergleich der GDP- und GppNHp gebundenen Zustände von TC10 zeigt interesanterweise keine Unterschiede für den $\textit {Switch I}$-Bereich. Das $Mg^{2+}$-Ion wird in beiden Zuständen durch die Carbonylgruppe der Hauptkette koordiniert. Die strukturellen und biochemischen Resultate zeigen eine abweichende molekulare Schalter-Funktion für TC10

Crystal structure of Rnd3/RhoE: functional implications

The Rnd proteins constitute an exceptional subfamily within the Rho GTPase family. They possess extended chains at both termini and four prominent amino acid deviations causing GTPase deficiency. Herein, we report the crystal structure of the Rnd3/RhoE G-domain (amino acids 19-200) at 2.0 Angstrom resolution. This is the first GTP-structure of a Rho family member which reveals a similar fold but striking differences from RhoA concerning (i) GTPase center, (ii) charge distribution at several surface areas, (iii) C3-transferase binding site and (iv) interacting interfaces towards RhoA regulators and effectors. (C) 2002 Federation of European Biochemical Societies. Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved

Alternative Splicing of Rac1 Generates Rac1b, a Self−activating GTPase

Rac1b was recently identified in malignant colorectal tumors as an alternative splice variant of Rac1 containing a 19−amino acid insertion next to the switch II region. The structures of Rac1b in the GDP− and the GppNHp−bound forms, determined at a resolution of 1.75 Å, reveal that the insertion induces an open switch I conformation and a highly mobile switch II. As a consequence, Rac1b has an accelerated GEF−independent GDP/GTP exchange and an impaired GTP hydrolysis, which is restored partially by GTPase−activating proteins. Interestingly, Rac1b is able to bind the GTPase−binding domain of PAK but not full−length PAK in a GTP−dependent manner, suggesting that the insertion does not completely abolish effector interaction. The presented study provides insights into the structural and biochemical mechanism of a self−activating GTPase