Dual-specificity phosphatases (DUSPs) play an important role in regulating cellular signaling pathways governing cell growth, differentiation and apoptosis. Human DUSP26 inhibits apoptosis of cancer cells by dephosphorylating substrates such as p38 and p53. The crystal structures of the DUSP26 catalytic domain with its C152S mutant, DUSP26 (61-211, C152S) and DUSP26 (39-211, C152S) were determined at $2.20 \AA$ and $2.49 \AA$ resolutions, respectively. The crystal structure of DUSP26 (61-211, C152S) showed a novel type of domain-swapped dimer formed, by extensive crossover of the C-terminal $\alpha$ 7-helix. Taken together with phosphatase activity assay results, structural comparison with other DUSPs revealed that DUSP26 (61-211, C152S) adopts a catalytically inactive conformation of protein tyrosine phosphate-binding loop, which significantly deviates from canonical DUSP structures. The crystal structure of DUSP26 (39-211, C152S) contains additional N-terminal $\alpha$ -helix. DUSP26 (39-211, C152S) has active conformation of protein tyrosine phosphate-binding loop as that of VHR, which is consistent with phosphatase activity assay. In particular, noticeable difference exists between DUSP26 (61-211, C152S) and the active forms of other DUSPs at the hinge region of a swapped C-terminal domain. Additionally, two significant gaps were identified between the catalytic core and its surrounding loops in DUSP26 (61-211, C152S), which can be exploited as additional binding sites for allosteric enzyme regulation. There is only one gap between catalytic core and its surrounding loops in DUSP26 (39-211, C152S). The gap is conserved both inactive conformation of DUSP26 (61-211, C152S) and active conformation of DUSP26 (39-211, C152S). Thus, the structures of DUSP26 (61-211, C152S) and DUSP26 (39-211, C152S) may provide structural insights into the rational design of DUSP26-targeted anti-cancer drugs.
이중특이성 탈인산화효소들은 세포의 성장, 분화, 세포사멸에 지배적인 세포 신호전달 경로 조절에서 중요한 역할을 한다. 인간 DUSP26은 p38과 p53같은 기질을 탈인산화 시킴으로서 암 세포들의 세포사멸을 억제한다. 특히, 신경아세포종에서 p53의 인산기를 제거하는 역할을 하여 p53의 암억제 기능을 저해하고 나아가 화학요법의 암 치료에 대한 내성을 유도 한다. DUSP26 활성화 도메인의 152번 시스테인을 세린으로 바꾼 돌연변이 DUSP26 (61-211, C152S)와 DUSP26 (39-211, C152S)의 X-선 결정 구조를 각각 $2.20 \AA$ 와 $2.49 \AA$ 의 해상도로 규명하였다. DUSP26 (61-211, C152S) 활성화 도메인의 X-선 결정 구조는 C 말단의 $\alpha7-helix$ 에 의해 도메인이 교환되어 있는 독특한 dimer 구조를 형성하고 있다. 탈인산화 활성 실험결과와 더불어 DUSP26 (61-211, C152S)는 다른 이중특이성 탈인산화효소와 구조적으로 비교하였을 때 단백질 타이로신 인산 결합 고리가 효소 반응적으로 비활성적이며 그것은 일반적인 이중특이성 탈인산화효소의 구조들로부터 상당히 벗어나 있다. 더불어 DUSP26 (61-211, C152S)에서 단백질 타이로신 인산 결합 고리와 주변의 고리들 사이에서 두 개의 중요한 자리를 발견하였다. 특히, dimer에서 교환된 C 말단 도메인의 연결 부분에서 다른 이중특이성 탈인산화효소들의 활성화 된 형태와 DUSP26 (61-211, C152S) 사이에 상당한 차이점이 존재한다. 반면에, N 말단에 하나의 $\alpha-helix$ 를 더 가지고 있는 DUSP26 (39-211, C152S)의 단백질 타이로신 인산 결합 고리는 VHR처럼 활성을 가지는 구조를 지니고 있는데 그것은 탈인산화 활성 실험결과와 일치한다. 한편, DUSP26 (39-211, C152S) 구조는 다른 DUSP들과 비교하여 단백질 타이로신 인산 결합 고리와 주변의 고리들 사이에 하나의 자리만 존재한다. DUSP26 (61-211, C152S) 구조에서 다른 이중특이성 탈인산화효소들과 차이가 났던 인산 결합 고리와 주변의 고리들 사이 $(\alpha6-\alpha7 loop)$ 의 차이점은 DUSP26 (39-211, C152S) 구조에서 발견되지 않았으므로 allosteric site (입체성 다른 자리)으로 효소의 활성 조절을 위한 부가적인 결합 부분으로 이용할 수 있다. 따라서 DUSP26 (61-211, C152S)와 DUSP26 (39-211, C152S)의 구조는 DUSP26을 표적으로 한 항암 약물의 합리적인 디자인을 위한 구조적인 통찰력을 제공한다.
