Leucine-rich repeat protein kinase 2 (LRRK2) is a multi-domain protein encompassing two of biology's most critical molecular switches, a kinase and a GTPase, and mutations in LRRK2 are key players in the pathogenesis of Parkinson's disease (PD). The availability of multiple structures (full-length and truncated) has opened doors to explore intra-domain cross-talk in LRRK2. A helix extending from the WD40 domain and stably docking onto the kinase domain is common in all available structures. This C-terminal (Ct) helix is a hub of phosphorylation and organelle-localization motifs and thus serves as a multi-functional protein : protein interaction module. To examine its intra-domain interactions, we have recombinantly expressed a stable Ct motif (residues 2480-2527) and used peptide arrays to identify specific binding sites. We have identified a potential interaction site between the Ct helix and a loop in the CORB domain (CORB loop) using a combination of Gaussian accelerated molecular dynamics simulations and peptide arrays. This Ct-Motif contains two auto-phosphorylation sites (T2483 and T2524), and T2524 is a 14-3-3 binding site. The Ct helix, CORB loop, and the CORB-kinase linker together form a part of a dynamic 'CAP' that regulates the N-lobe of the kinase domain. We hypothesize that in inactive, full-length LRRK2, the Ct-helix will also mediate interactions with the N-terminal armadillo, ankyrin, and LRR domains (NTDs) and that binding of Rab substrates, PD mutations, or kinase inhibitors will unleash the NTDs.

中文翻译：

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富含亮氨酸的重复蛋白激酶 2 C 末端尾部在结构域串扰中的作用。


富含亮氨酸的重复蛋白激酶 2 （LRRK2） 是一种多结构域蛋白，包含生物学上最关键的两个分子开关，激酶和 GTP 酶，LRRK2 突变是帕金森病 （PD） 发病机制的关键参与者。多种结构 （全长和截短） 的可用性为探索 LRRK2 中的域内串扰打开了大门。从 WD40 结构域延伸并稳定对接到激酶结构域的螺旋在所有可用结构中都很常见。这个 C 端 （Ct） 螺旋是磷酸化和细胞器定位基序的枢纽，因此用作多功能蛋白质：蛋白质相互作用模块。为了检查其结构域内相互作用，我们重组表达了稳定的 Ct 基序（残基 2480-2527），并使用肽阵列鉴定特异性结合位点。我们已经使用高斯加速分子动力学模拟和肽阵列的组合确定了 Ct 螺旋和 CORB 结构域中的环 （CORB 环） 之间的潜在相互作用位点。该 Ct-Motif 包含两个自磷酸化位点（T2483 和 T2524），T2524 是一个 14-3-3 结合位点。Ct 螺旋、CORB 环和 CORB 激酶接头共同构成调节激酶结构域 N 叶的动态“CAP”的一部分。我们假设在无活性的全长 LRRK2 中，Ct-螺旋还将介导与 N 末端犰狳、锚蛋白和 LRR 结构域 （NTD） 的相互作用，并且 Rab 底物、PD 突变或激酶抑制剂的结合将释放 NTD。