Abstract
IQ motif-containing GTPase-activating protein 1 (IQGAP1), which is a well-known $Ca^{2+}$-independent calmodulin (CaM) binding protein, is involved in various cellular functions such as cell proliferation and cell migration. IQGAP1 has four repeated IQ motifs, which are crucial for CaM binding. It has been shown that all four IQ motifs of IQGAP1 can bind to $Ca^{2+}$/CaM, while the third and fourth IQ motifs of IQGAP1 can bind to apoCaM. However, it has not been clear whether the CaM binding of IQ motifs of IQGAP1 was mediated directly or indirectly. In this study, we examined whether the binding between CaM and each IQ motif of IQGAP1 was direct in vitro. As a result, we found that IQ1 motif has a weak $Ca^{2+}$-dependent CaM binding. In contrast, IQ3 has a $Ca^{2+}$-dependent CaM binding. All other motifs have no significant CaM binding. We also found that IQ(2.7-3) and IQ(3.5-4.4) have CaM binding capacity. This finding indicates that IQ motifs of IQGAP1 plays a dynamic role via different motif interactions with $Ca^{2+}$/CaM or proCaM.
IQGAP1은 세포 내에서 암세포화, 세포이동과 같은 다양한 기능을 수행하고 있으며, $Ca^{2+}$-비의존성 calmodulin (CaM) 결합 단백질로 잘 알려져 있다. IQGAP1내에는 IQ부위가 4 번 반복해서 나타나는데, 이 부위가 IQGAP1의 CaM 결합에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다. 이전의 연구를 통해 4개의 IQ 부위 모두 $Ca^{2+}$/CaM과의 결합에 관여하고, IQ3와 IQ4는 $Ca^{2+}$이 결합되지 않는 상태의 CaM인 proCaM 결합에 관여 한다고 알려져 있다. 그러나, 이러한 각각의 IQ 부위와의 결합성이 CaM과 직접적인 결합인지, 아니면 다른 단백질이 매개하는 간접적인 결합인지 알려져 있지 않았다. 따라서, 본 연구에서는 IQGAP1의 각각의 IQ 부위와 CaM의 결합성을 직접적으로 알아보기 의해 in vitro에서 조사해 보았다. 그 결과, 흥미롭게도 이전의 결과와는 다르게 4개의 IQ 부위 중에서 IQ3는 의미있는 $Ca^{2+}$-비의존성 CaM결합성이 있음을 알게 되었고, IQ1는 약한 $Ca^{2+}$-의존성 CaM 결합성이 있음을 알게 되었다. 반면에, 다른 IQ 부위들은 CaM과의 결합력이 약하거나 없음을 확인하였다. 또한, 기존의 IQ 부위 이외에 IQ(2.7-3)과 IQ(3.5-4.4) 부위가 의미있는 CaM 결합성이 있음을 확인하게 되었다. 따라서, 본 연구 결과 CaM이 IQGAP1을 기존의 보고와는 다른 방식으로 조절할 수 있을 가능성이 있음을 알게 되었고, 새로운 결합 부위 동정을 통해 IQGAP1과 CaM의 결합이 미치는 생리학적인 의미를 연구할 수 있는 토대를 마련하였다.