The Shank/ProSAP family of multidomain proteins is known to play an important role in organizing synaptic proteins at the postsynaptic density (PSD). Here I study a novel mechanism by which Shank recruits various signaling molecules to synaptic sites. Shank directly interacts with the Rho-type guanine nucleotide exchange factor (Rho-GEF) βPIX. The association between the leucine zipper (LZ) domain and the C-terminus region of βPIX and the PDZ domain of Shank mediates the interaction. Since PDZ interactions have been well characterized, it is not surprising that C-terminus region of βPIX, which contains class I PDZ binding motif, is responsible for its interaction with Shank. Still, it is very interesting that the LZ domain also binds to the PDZ domain of Shank, although the C-terminus of βPIX seems to be more essential to the interaction with Shank. Shank colocalizes with βPIX in cultured neurons. Shank forms a complex with βPIX and βPIX -associated signaling molecules including p21-associated kinase (PAK) and GIT in brain. Importantly, overexpression of Shank in cultured neurons greatly increases the synaptic localization of βPIX and PAK. These results suggest that Shank regulates the synaptic targeting of βPIX and βPIX -associated signaling proteins through its interaction with βPIX.
여러 개의 domain을 가지고 있는 Shank/ProSAP family 단백질은 postsynaptic density (PSD)에서 시냅스 단백질들을 구성하는데 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 본 연구를 통해 Shank가 여러가지 신호전달에 관련된 단백질들을 시냅스로 수송하는 새로운 메커니즘을 제시한다.
Shank는 Rho-type guanine nucleotide exchange factor (Rho-GEF) 라고 알려진 βPIX 와 직접 결합한다. 이 두 단백질간의 결합은 βPIX 의 leucine zipper (LZ) domain과 PDZ binding motif인 C-terminus 그리고 Shank의 PDZ domain이 매개하고 있다. PDZ interaction은 잘 알려져 있어서, class I PDZ binding motif를 가지고 있는 βPIX 의 C-terminus와 Shank PDZ 사이의 결합은 예상 가능하였다. 반면에 Shank의 PDZ domain과 βPIX 의 LZ domain 사이의 결합이 이 두 단백질 사이의 결합에 중요한 역할을 한다는 것은 매우 흥미로운 결과이다. Shank와 βPIX 간의 결합은 cultured neuron에서의 colocalization으로도 증명되었으며, Shank는 뇌에서 βPIX 뿐만 아니라 βPIX 에 결합하고 있는 신호 전달 단백질인, p21-associated kinase (PAK), GIT와도 complex를 이루고 있다. 특히나 Shank를 cultured neuron에서 과발현 시키면 βPIX 와 PAK이 시냅스로 이동하는 현상이 나타난다. 이러한 결과로부터Shank가 βPIX 와 βPIX 에 연결된 신호 전달 단백질들을 시냅스로 targeting한다는 결론을 내릴 수 있다.
