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Flanking regions determine the structure of the poly-glutamine homo- repeat in huntingtin through mechanisms common among glutamine-rich human proteins

Authors :
Aurélie Fournet
Nathalie Sibille
Alejandro Estaña
Pablo Mier
Carlos A. Elena-Real
Matija Popovic
Anna Morató
Annika Urbanek
Frédéric Allemand
Stephane Delbecq
Miguel A. Andrade-Navarro
Juan Cortés
Pau Bernadó
Centre de Biochimie Structurale [Montpellier] (CBS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Johannes Gutenberg - Universität Mainz (JGU)
Vaccination Antiparasitaire : Laboratoire de Biologie Cellulaire et Moléculaire (LBCM)
Université Montpellier 1 (UM1)-Université de Montpellier (UM)
Équipe Robotique et InteractionS (LAAS-RIS)
Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS)
Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle (UGSF)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Johannes Gutenberg - Universität Mainz = Johannes Gutenberg University (JGU)
Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Unité de Glycobiologie Structurale et Fonctionnelle - UMR 8576 (UGSF)
Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Cortés, Juan
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole)
Université de Toulouse (UT)
ANR-17-CE11-0022,GPCteR,Mécanismes moléculaires des régions C-terminales désordonnées et fonctionnelles des RCPG et impact sur les voies de la signalisation cellulaire dépendantes de l'arrestine(2017)
Source :
Structure, Structure, Elsevier (Cell Press), 2020, 28 (7), pp.733-746.e5. ⟨10.1016/j.str.2020.04.008⟩, Structure, 2020, 28 (7), pp.733-746.e5. ⟨10.1016/j.str.2020.04.008⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; The causative agent of Huntington's disease, the poly-Q homo-repeat in the N-terminal region of huntingtin (httex1), is flanked by a 17-residue-long fragment (N17) and a proline-rich region (PRR), which promote and inhibit the aggregation propensity of the protein, respectively, by poorly understood mechanisms. Based on experimental data obtained from site-specifically labeled NMR samples, we derived an ensemble model of httex1 that identified both flanking regions as opposing poly-Q secondary structure promoters. While N17 triggers helicity through a promiscuous hydrogen bond network involving the side chains of the first glutamines in the poly-Q tract, the PRR promotes extended conformations in neighboring glutamines. Furthermore, a bioinformatics analysis of the human proteome showed that these structural traits are present in many human glutamine-rich proteins and that they are more prevalent in proteins with longer poly-Q tracts. Taken together, these observations provide the structural bases to understand previous biophysical and functional data on httex1.

Details

Language :
English
ISSN :
09692126
Database :
OpenAIRE
Journal :
Structure, Structure, Elsevier (Cell Press), 2020, 28 (7), pp.733-746.e5. ⟨10.1016/j.str.2020.04.008⟩, Structure, 2020, 28 (7), pp.733-746.e5. ⟨10.1016/j.str.2020.04.008⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....bf42b9034a2b763b386ff862702fa8ea