Topologie und Grb2 Interaktionen des intrinsisch ungeordneten Plattform-Proteins Gab1

• Antragsteller: Professor Dr. Jochen Balbach; Professor Stephan-Michael Feller, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 374605181

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Das Gab1 Protein ist eine multifunktionale Plattform für die Bildung verschiedener Signalproteinkomplexe in Zellen und existiert seit ca. 1 Mrd. Jahren in multizellulären Organismen mit multiplen Zelltypen. Bis auf die kleine N-terminale PH Domäne ist sind die fast 700 Aminosäuren umfassende Gab1 intrinsisch ungefaltet. Es konnten mehrere Bindungsstellen für Effektorproteine kartiert werden. Chemisches und biologisches crowding führt zu einer bindungskompetenten Konformation für SHP2 am C-terminus von Gab1 auch ohne die kanonischen Phosphorylierungen von Tyr 627 und 659. Die Bindung von Grb2 über die N- und C-terminale SH3 Domänen mit Affinitäten im niedrigen micromolaren Bereich führt zu einer Ausbildung einer Netzwerkstruktur aus Grb2 und Gab1 Proteinen, die mittels Röntgenkristallographie aufgelöst werden konnte. Mittels NMR Spektroskopie wurden in Lösung die gleichen Gab1 Interaktionen für die N-terminale SH3 Domäne von Grp2 beobachtet ohne dass sich dabei ihr geringe thermodynamische Stabilität veränderte. Diese netzwerkähnliche Selbstassemblierung führt zu einer flüssig-flüssig Phasenseparation des Grb2-Gab1 Komplexes in Lösung. Für diese LLPS ist ein intaktes Interface zwischen der SH2 und cSH3 Domäne von Grb2 notwendig, welches durch Phosphorylierung von Tyr160 gestört und damit zu einer Auflösung der separierten Phasen führt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• In-Cell NMR: Analysis of Protein–Small Molecule Interactions, Metabolic Processes, and Protein Phosphorylation. International Journal of Molecular Sciences, 20(2), 378.
  Kumar, Amit; Kuhn, Lars & Balbach, Jochen
  
• Macromolecular Crowding Induces a Binding Competent Transient Structure in Intrinsically Disordered Gab1. Journal of Molecular Biology, 434(5), 167407.
  Gruber, Tobias; Lewitzky, Marc; Machner, Lisa; Weininger, Ulrich; Feller, Stephan M. & Balbach, Jochen
  
• Self-assembly of Grb2 meshworks revealed by Grb2-Gab1497-528complex structure. Cold Spring Harbor Laboratory.
  Breithaupt, Constanze; Gruber, Tobias; Mandel, Katharina; Lewitzky, Marc; Meister, Annette; Jochen, Balbach; Feller, Stephan M. & Stubbs, Milton T.