Phosphatase SHP2 pathogenic mutations enhance activity by altering conformational sampling

磷酸肽 化学 蛋白质酪氨酸磷酸酶 磷酸酶 调节器 SH2域 突变 构象变化 细胞生物学 构象集合 分子动力学 盐桥 血浆蛋白结合 生物物理学 酪氨酸 计算生物学 生物化学 磷酸化 蛋白质结构 结合位点 突变体 HEK 293细胞 蛋白质-蛋白质相互作用 氢键 变构调节 机制(生物学) DNA 激活剂(遗传学) 立体化学 活动站点 蛋白质结构域 双特异性磷酸酶 核磁共振波谱
作者
Andrew Glaser,Ricardo A. P. Pádua,Adedolapo Ojoawo,Camille Sullivan,Dorothee Kern
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:123 (3): e2513851123-e2513851123
标识
DOI:10.1073/pnas.2513851123
摘要

SH2 domains are critical mediators of cellular signaling, although the molecular mechanisms by which they bind their phosphopeptide ligands remain incompletely understood. We investigate the atomic mechanisms underlying both healthy regulation and dysregulation of the human protein tyrosine phosphatase SHP2, a key regulator of cellular signaling. While most pathogenic mutations cluster near the PTP/N-SH2 interface, the E139D and T42A mutations are located within the regulatory SH2 domains, and their mechanisms of dysregulation remain controversial. The T42A mutation in the N-SH2 domain paradoxically increases phosphotyrosine-peptide binding affinity despite disrupting the hydrogen bond of T42 to the phosphoryl group, a puzzling contradiction that remains unresolved. We find that the T42A mutation shifts the conformational ensemble of peptide-bound N-SH2 toward a zipped β-sheet state and suppresses millisecond conformational exchange, supporting a model in which enhanced stabilization of the zipped conformation contributes to hyperactivation. This conformational shift provides a structural rationale for the increased affinity of T42A and helps reconcile previously conflicting models of peptide-induced SHP2 activation. By integrating X-ray ensemble refinement with NMR relaxation, our work illustrates how complementary structural and dynamic approaches can uncover regulatory mechanisms in SHP2 and may inform broader principles of SH2-mediated phosphopeptide recognition.
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