POLO-Boxタンパク質ドメイン

リン酸化スレオニンペプチド (赤) に結合したPLK1 PBD

ドメイン結合および機能

POLO-Boxドメインは、有糸分裂の開始、紡錘体形成、中心体の成熟、染色体分配、細胞質分裂、細胞周期の停止などを調節するPolo様キナーゼのファミリーにのみ見られます。約200アミノ酸残基から成るPOLO-Boxドメインは、高度に保存された2つのPolo-Boxモチーフ (それぞれ約70-80アミノ酸残基) で構成されており、N末端のSer/Thrキナーゼドメインに対してC末端側に位置します。POLO-Boxドメインは、細胞内局在の決定と、キナーゼドメインの自己阻害的な調節という、2つの役割を持ちます。POLO-Boxモジュールは、2つのPOLO-Boxモチーフ、POLO-Boxモチーフの間の領域、キナーゼドメインの末端と1つ目のPOLO-Boxモチーフのリンカー部分で構成されます。このモジュールは、核となるコンセンサスモチーフSer-pThr/pSer-Pro/Xをもつリン酸化ペプチドを認識します。さらに、PLK1はヒト腫瘍で広範囲に過剰発現されていることから、がん化への関与が示唆されています。

構造

POLO-Boxドメインは、2つのPOLO-Box部分 (PB1および2) より成る、2つのβ₆αモチーフから構成されます。この2つのPOLO-Boxモチーフは、3つのαヘリックスセグメントと隣接した12本鎖のβサンドイッチを形成します。両方のPOLO-Boxは共に、1つのαヘリックスで覆われた6本鎖の逆平行βシートから成りますが、これら2つのPOLO-Boxはわずか12%しか配列の相同性を持ちません。リン酸化ペプチドは、PB1のβ1、L2のN末端、およびPB2のβ8/9と相互作用します。リン酸基と相互作用するアミノ酸残基は、PB2のHis-538とLys-540だけです。これらのリン酸化ペプチドと相互作用するアミノ酸残基はPOLO様キナーゼにおいて高度に保存されていることから、すべてのファミリーメンバーに亘ってリン酸化ペプチドモチーフとの結合能が保存されていることを示唆しています。

構造の参考文献

1. Cheng, K.Y. et al. (2003) EMBO 22(21), 5757–5768.
2. Elia, A. et al. (2003) Cell 115(1), 83–95.

ドメインタンパク質の例

結合の例

結合部位のコンセンサス配列

[Pro/Phe]-[φ/Pro]-[φ/Ala/Gln]-[Thr/Gln/His/Met]-Ser-[pThr/pSer]-[Pro/X]