Structural and Functional Analysis of the Mitotic Rotamase Pin1 Suggests Substrate Recognition Is Phosphorylation Dependent

Abstract

The human rotamase or peptidyl-prolyl cis-trans isomerase Pin1 is a conserved mitotic regulator essential for the G2/M transition of the eukaryotic cell cycle. We report the 1.35 A crystal structure of Pin1 complexed with an AlaPro dipeptide and the initial characterization of Pin1's functional properties. The crystallographic structure as well as pH titration studies and mutagenesis of an active site cysteine suggest a catalytic mechanism that includes general acid-base and covalent catalysis during peptide bond isomerization. Pin1 displays a preference for an acidic residue N-terminal to the isomerized proline bond due to interaction of this acidic side chain with a basic cluster. This raises the possibility of phosphorylation-mediated control of Pin1-substrate interactions in cell cycle regulation.

Pin1 : une peptidyl-prolylcis-transisomérase multifonctionnelle et une cible anticancéreuse prometteuse

“…Elles développent des anomalies de prolifération des tissus, comme une atrophie testiculaire, une dégéné-rescence de la rétine et un défaut de développement de l'épithélium mammaire lors de la gestation [3]. Pin1 possède deux domaines protéiques [4] : un domaine WW en position amino-terminale contribuant à la reconnaissance et à la liaison à ses partenaires [5], et un domaine catalytique PPIase en position carboxy-terminale ( Figure 1B Les protéines sont contrôlées par de nombreuses modifications post-traductionnelles dont l'ajout de groupements phosphate, SUMO, acétyle, méthyle ou encore ubiquitine. Cependant, il existe un autre méca-nisme peu connu, mais néanmoins très important, qui permet de contrôler l'activité, la localisation cellulaire ou encore la stabilité de certaines protéines ; il s'agit de la peptidyl-prolyl cis-trans isomérisation.…”

“…Pin1 joue un rôle dans de nombreux processus cellulaires dont plusieurs sont impliqués dans le dévelop-pement tumoral, comme la prolifération cellulaire, phosphorylés Ser/Thr-Pro) dans ses protéines cibles [4,5]. In vitro, Pin1 reconnaît les motifs Ser/Thr-Pro préférentiellement lorsqu'ils sont encadrés par des résidus hydrophobes ou une arginine [6].…”

Evolution of binding affinity in a WW domain probed by phage display

“…have been determined Macias et al, 1996Macias et al, , 2000Ranganathan et al, 1997!. The four structures are very similar, comprising a small~ca.…”

Prolyl isomerase Pin1 stabilizes and activates orphan nuclear receptor TR3 to promote mitogenesis

“…Pin1 is a unique peptidyl-prolyl cis/trans isomerase (PPIase) that specifically catalyzes phosphorylated Ser/Thr-Pro motifs (Lu et al, 1996;Ranganathan et al, 1997). The Pin1-medicated postphosphorylation mechanism provides a novel and important aspect in regulating many cellular events (Ryo et al, 2003;Lu and Zhou, 2007;Yeh and Means, 2007).…”

“…The Pin1-medicated postphosphorylation mechanism provides a novel and important aspect in regulating many cellular events (Ryo et al, 2003;Lu and Zhou, 2007;Yeh and Means, 2007). Structurally, Pin1 contains two separate domains, an N-terminal WW-domain and a C-terminal PPIasedomain (Ranganathan et al, 1997). The WW-domain functions as a binding module that targets specific phosphorylated proteins.…”