Artikkeli vuodelta 2002. FYVE finger ja EEA1

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014579301033087
Valmis artikkeli, josta  SITAATTI netistä,  löytyi tästäkin  aiheesta.

Minireview

The phosphatidylinositol 3-phosphate-binding FYVE finger

Edited by Gianni Cesareni and Mario Gimona

Author links open overlay panel

 HaraldStenmark^aReinAasland^bPaul C.Driscoll^cd

https://doi.org/10.1016/S0014-5793(01)03308-7Get rights and content

Under an Elsevier user license 

Tiivistelmä,  Suomennosta

FYVE sinkkisormidomeeni on konservoitunut hiivasta ihmiseen ( 27 proteiinia). Sen  funktiona on  sytosolisten proteiinien  rekrytoiminen  kalvoon PI(3)P-lipidivälitteisesti ja tätä havaitaan  tapahtuvan pääasiassa endosomeissa. Artikkeli on katsaus , joka valaisee  FYVE finger-proteiinien kohdentamista PI(3)P-lipidiä sisältäviin kalvoihin ja millä tavalla nämä proteiinit  toimivat solufunktioiden säätelyssä apuna.

•  Abstract
  The FYVE zinc finger domain is conserved from yeast (five proteins) to man (27 proteins). It functions in the membrane recruitment of cytosolic proteins by binding to phosphatidylinositol 3-phosphate (PI3P), which is found mainly on endosomes. Here we review recent work that sheds light on the targeting of FYVE finger proteins to PI3P-containing membranes, and how these proteins serve to regulate multiple cellular functions.

 https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0014579301033087-gr3.jpg

 

1. Download full-size image

 EEA1 FYVE sinkkisormen ja siihen liittyvän coiled -coil -alueen kiderakenne kuvana. 
Tämän rakenteen homodimeerinen luonne eroaa jyrkästi siitä isoloidusta EEA1 FYVE finger -havainnosta, joka on saatu NMR- observaatioissa. 
Tässä uudessa struktuurissa on luotuna  dimeeri-interfaasipinta helikaaliselle alueelle kahden  FYVE-fingerin kesken koko pituudelta.  kaksi PI(3)P molekyyliä  on sitoutuneena tavalliseen  kalvopintaan päinvastaiseen suuntaan helikaalisen rungon suhteen ja oletettu FYVE-finger  kalvopinnalla  on enemmän esillä kuin mitä  aiemmin oletettiin  päätyosasta. Lyhyt linkkiosa coiled coil-domeenin ja FYVE finger segmenttien  välilläon  rakenteellisesti järjestäytynyttä ( alfa-helix) ka sen jakson amonohappot autavat stabiloimaan  ligandin koordinaatiopiiriä. NMR-tiedon tulkinnasta on oletettu  FYVE finger- dimerisaatiota, muta myös ligandispesifistä  FYVE-fingerstruktuurin muutosta. Analysoitaessa EEA1-kiteen rakennetta  sellaiselle muutokselle olisi tiukat rajansa ja ne rajoittuisivat vain muutaman sivuketjun rotameerin kääntelyyn. PI(3)P pääryhmän kiinnittäminen  vaatii   kaikki kolme konservoitua motiivia . 3-Fosfaatti koordinoituu baasisilla  R(R/K)C ja VC motiivien  baasisilla  sivuketjuilla   ( interaktioaminohapot alleviivattu) - jälkimmäinen käyttää vesimolekylisil
taa. Inositolin 4_OH, 5-OH/ 6-OH ryhmät  antavat H-siltaa   R(R/K) HCR ja Wxx-motiiveille. 
PI(3)P - molekyylin  1-fosfaatti  tekee interaktion  (R/K )HHCR motiivin ensimmäisen arginiinin R  kanssa. Toinen baasinen tähde R( )HHCR- motiivista muodsotaa "toisen koordinaatiokuori"-interaktion  toisen FYVE -finger aminohappotähteen kanssa ja se vahvistaa suoria kontakteja. Mielenkiintoinen seikka on, että osallistumalla suoraan interaktioon ligandin pääryhmän hydroksyylien (OH) kanssa sivuketjut blokeeraavat tehokkaasti nämä sijaintikohdat , joihin voisi sijoitautua alternatiivisia ligandeja joisa on  4- ja 5- aseman fosfaatteja inositolirenkaassa- tällä selittyy osittain FYVE-fingerin ligandiselektiivisyys  PI(3)P lipidiä kohtaan.. 
PI(3)P lipidimuotoa vastaava vesiliukoinen inositolifosfaatti on Ins (1,3)P2 ja sen  sidokset  on myös tutkittu  EEA1:n suhteen.  Toinen kuva.  Siitä  selviää FYVE finger sekvenssin konservoitumisen   merkitys  ligandispesifisyyden suhteen ja myös merkitys mutaatioissa.  Alternativiisten fosfoinositidien ligandimuotojen  olisi orientoiduttava toisella tavalla ja  tällöin  olisi merkittävää alenemista sitoutumisien affiniteetissa. Alimopana on liukoisen  inositolidifosfaatin  ja EEA1:n  väliset  sitoutumiset  kuvattu.

1. Fig. 3. Crystal structure of the EEA1 FYVE finger and adjacent coiled-coil region. The homodimer nature of this structure contrasts with the NMR observations of the isolated EEA1 FYVE finger. Notably in the new structure, the dimer interface created with the coiled-coil region is contiguous with the contact between the two FYVE fingers. The two PI3P molecules are bound on a common surface directly opposite the coiled-coil stalk and the putative arrangement of the FYVE fingers on the membrane surface is more ‘prone’ than ‘end on’ as previously anticipated. The short linking region between the coiled-coil and FYVE finger segments is structurally ordered (forming an α-helix) and residues in this segment assist the stabilisation of the ligand coordination sphere. The interpretation of the NMR data had anticipated FYVE finger dimerisation, but had also suggested ligand-dependent conformational changes of the FYVE finger [16]. Analysis of the EEA1 crystal structure would appear to put strict limits upon any such change, limited perhaps to a few side chain rotamer perturbations [18]. The ligation of the PI3P headgroup involves all three conserved signature motifs (see Fig. 4) [18]. The 3-phosphate is coordinated by basic side chains of the R(R/K)C and VC motifs (interacting residues underlined) – the latter using a bridging water molecule. The inositol 4-OH and 5-OH/6-OH groups donate H-bonds to the R(R/K)HCR and Wxx motifs respectively. The 1-phosphate interacts with the first arginine of the (R/K)HHCR motif. The second basic residue of the R()HHCR motif makes ‘second coordination shell’ interactions with other FYVE finger residues that reinforce the direct contacts. Interestingly, side chains involved in direct interaction with the ligand headgroup hydroxyls effectively block the locations that would be occupied by alternative ligands containing phosphates at the 4- or 5-position of the inositol ring, an observation that goes part way to explain the ligand selectivity of the FYVE finger.
2.  In all, six residues contact the  (soluble)  Ins(1,3) P2   group, providing a detailed and convincing rationalisation of FYVE finger sequence conservation, ligand specificity, and the results of previously reported mutagenesis studies [13,14]. Alternative phosphoinositide (PtdIns, PI)  ligands would have to bind in a different orientation and would suffer a significant reduction in binding affinity.

https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0014579301033087-gr4.jpg

(Huom.
 Inositolitiede  alkoi edistyä 2001 jälkeen ja myös Chalmerissa on tutkittu ,  (Maria Tûrk) inositolirakenteita. Se on vaikeasti tutkittava molekyyli.
 


 Suom. Näissä tutkimuksissa huomattiin että FYVE-finger  sitoutui paljon suuremmalla affiniteetilla kalvoon liittyneeseen PI3P  lipidiin kuin sitä vastaavaan vesiliukoiseen liukoiseen analogiin inositoli-1,2-difosfaattiin. (IP2).  lipidimuotoista PI(3) löytyy lähinnä endosomeista. Kuitenkin vain harva FYVE finger ( endofin, FENS-1) sitoutuu PI3P- lipidiin riittävällä affiniteetilla toimiakseen autonomisina kalvoon kohdentuvina domeeneina. Muissa tapauksissa (kuten HRS ESCRT-komponentissa  ja EEA1:ssä)  tehokkaaaseen kalvoon sitoutumsieen tarvitaan vielä joitain lisädomeeneja.  EEA1:llä coiled -coil saataa lisätä  sen aviditeettia  PI3P-sisältöisiin endosomikalvoihin. Interaktio Rab5:n kanssa saatta edelleen stabilisoida  interaktiota tai kohdentaa EEA1.n Rab5:ttä sisältäviin kalvodomeeneihin.  Muutamia FYVE fingerproteiineja ei edes tavata endosomeista (MTMR3, Fgd1 ja DFCP1/TAFF1-(Lisäys:  tätä viimeksimainittua kyllä löytyy omegasomesita, trimosomeista).  Oletettiin, että  näiden muiden proteiiien FYVE fingerit eivät olleet affiniteetiltaan  riittäviä toimiakseen endosomiin kohdentavana domaanina yksinään ja niiden funktionaalista  relevanssia  PI3P:n sitomisessa ei oltu vielä 2002 selvitetty.

• Recent progress has revealed the full array of FYVE finger proteins in humans and other organisms, and the structural basis for the interaction of FYVE fingers with PI3P has been characterised. The proposed insertion of the hydrophobic ‘turret loop’ of the FYVE finger into the membrane (Fig. 3) is consistent with the fact that FYVE fingers bind with much higher affinity to membrane-associated PI3P than to its soluble analogues [14,43]. Given that PI3P is mainly found on endosomes, it is not surprising that most FYVE finger proteins are associated with these organelles. However, only a few FYVE fingers (e.g. those of endofin and FENS-1) bind to PI3P with sufficient affinity to function as autonomous membrane targeting domains [37,44]. In other cases (e.g. EEA1 and Hrs), additional domains are required for efficient membrane binding. Coiled-coil dimerisation of EEA1 may increase its avidity for PI3P-containing endosome membranes [45], and an interaction with Rab5 may further stabilise the interaction or target EEA1 to Rab5-containing membrane domains. A few FYVE finger proteins (e.g. MTMR3, Fgd1 and DFCP1/TAFF1) are not found on endosomes [39,46–49]. Presumably, the FYVE fingers of these proteins have too low affinity for PI3P to function as endosome targeting domains, and the functional relevance of their PI3P binding remains elusive.