Structural Studies on Human FAM129B/MINERVA Protein Mediating Cell Invasion in Cancer

Abstract

MINERVA (Melanoma invasion by Erk) also known as FAM129B is a member of FAM129 protein family only present in vertebrates. MINERVA is involved in key signaling pathways including EGFR/Erk and Wnt/β-catenin and found upregulated in many types of cancer to promote invasion. However exact function of the protein remain elusive. X-ray crystallographic methods were implemented in order to determine structure of MINERVA9–553, lacking C-terminal flexible region. Trypsin-digestion was required before crystallization to obtain diffraction-quality crystals. While the N-terminal PH domain exhibits typical fold of a PH domains, amino acid composition at its ligand binding site directs affinity for specific lipids. The following helix-rich domain demonstrates a novel fold. The overall structure of MINERVA9–553 hints possible plasma membrane association, which seem to be tightly regulated by its C-terminal flexible region. Elucidation of MINERVA9–553 structure presents a new fold for an α-helix bundle domain and a mechanism for autoregulation of its PH domain to be pursued at the same time.

FAM129B라는 이름으로도 알려진 MINERVA (Melanoma invasion by Erk) 단백질은 척추동물에만 존재하는FAM129 단백질 군의 일원이다. MINERVA는 EGFR/Erk와 Wnt/β-catenin를 비롯한 다양한 신호전달체계에 관련되어 있으며 많은 종류의 암에서 발현이 증가하여 암세포 침윤을 유발하는 것이 보고되었다. 그러나, MINERVA의 정확한 작용기전은 알려져 있지 않다. 본 논문에서는C-말단의 유연 부위가 제거된MINERVA9–553 의 구조를 X-선 결정학 방법을 통하여 규명하였다. 구조를 규명하기에 충분한 회절을 하는MINERVA9–553 결정을 얻는데 있어 Trypsin 소화과정이 필수적이었다. N-말단의 PH domain은 전형적인 PH domain의 구조를 갖고 있으나, 지질결합부위 주위의 아미노산 구성이 결합 가능한 지질을 제한 할 것으로 보인다. α-나선이 풍부한 이후 domain은 지금껏 알려지지 않은 새로운 접힘 구조를 갖고 있는 것으로 나타났다. 전체적인 MINERVA9–553의 구조로 원형질 막과의 상호작용을 추정할 수 있으며, C-말단의 유연 부위이 이 상호작용을 조절할 것으로 보인다. MINERVA9–553 의 구조를 밝힘으로써 새로운 단백질 접힘 구조를 발견하였으나, 동시에 C-말단 유연 부위의 PH domain에 대한 자기조절작용 기제의 규명 과제 또한 제시한다.