Characterization for calmodulin binding activity of IQ motifs on the IQGAP3

IQ motif-containing GTPase-activating proteins (IQGAPs), which are well-known $Ca^{2+}$-independent calmodulin (CaM) binding proteins, are involved in various cellular functions such as cell proliferation, carcinogenesis and cell migration. The IQGAP3 similar to IQGAP1 has four repeated IQ motifs, which are crucial for CaM binding. It has been recently shown that all four IQ motifs of the IQGAP1 could bind to CaM, while not clear the binding of four IQ motifs of the IQGAP3. In this study, we examined the binding between CaM and each IQ motif of IQGAP3. As a result, we found that IQ2 and IQ3, but not IQ1 and IQ4, have a $Ca^{2+}$-independent CaM binding activity. We also found that IQ(3.5-4.4) on the IQGAP3 has $Ca^{2+}$-dependent CaM binding activity as similar with that of IQGAP1. This finding indicates that IQ motifs of the IQGAP3 plays a dynamic role via different interaction of IQ motifs with $Ca^{2+}$/CaM or apoCaM.

IQGAP3에 존재하는 IQ 부위의 칼모듈린 결합 특성

IQGAPs는 세포 내에서 암세포화, 세포이동, 세포분열과 같은 다양한 기능을 수행하고 있으며, 대표적인 calmodulin (CaM) 결합 단백질로, human의 경우 3 개의 isoform이 알려지고 있다. IQGAPs는 각각 네 개의 IQ 부위를 가지고 있으며, 이들이 CaM과의 결합에 관여한다고 보고되고 있으나, 현재까지 IQGAP1에 비해 IQGAP3에서는 각각의 IQ 부위가 가지는 CaM 결합 특성에 대해선 연구가 미비한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 IQGAP3 내의 IQ 부위들과 CaM과의 결합성을 연구하였다. 이러한 연구를 수행한 결과, 네 개의 IQ부위가 의미 없는 CaM 결합성을 가지는 IQGAP1과는 다르게, IQGAP3는 IQ2와 IQ3가 $Ca^{2+}$-비의존성 CaM 결합을 보이고, IQ1과 IQ4는 결합성이 없음을 알 수 있었다. 또한, IQGAP1에서 새롭게 알려진 $Ca^{2+}$-의존성 CaM 결합 부위인 IQ(3.5-4.4) 부위가, IQGAP3에서도 잘 보존되어 있음을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 IQGAP3의 IQ부위는 IQGAP1와는 다른 CaM 결합성이 있음을 알게 되었다. 이러한 결과는 각각의 IQGAP isoform들이 각기 다른 CaM 결합성으로 세포 내에서 다른 생리작용을 수행할 가능이 있음을 제시한다.