Collapsin response mediator protein 2 (CRMP2) regulates neuronal polarity by controlling microtubule dynamics. CRMP2 activity is regulated by semaphorin-induced phosphorylation at the C-terminal tail domain. Unphosphorylated CRMP2 induces effective axonal microtubule formation to give the axonal characteristics to a neurite, whereas phosphorylated CRMP2 leads to the apparently opposite effect, growth cone collapse. We have recently characterized the structural detail of CRMP2-induced axonal microtubule formation (Niwa et al. (2017) Sci. Rep., 7: 10681). CRMP2 forms the hetero-trimer with GTP-tubulin to induce effective axonal microtubule formation in the future axon. Phosphorylation of CRMP2 has been reported to decrease the affinity between CRMP2 and the microtubule, albeit the molecular mechanisms of how the phosphorylation of CRMP2 changes the structure to achieve distinct effects from unphosphorylated CRMP2 is not well understood. Here we performed a series of biochemical and structural analyses of phospho-mimic CRMP2. Phosphorylation of CRMP2 undergoes small conformational changes at the C-terminal tail with shifting the surface charge, which not only alters the interactions within the CRMP2 tetramer but also alters the interactions with GTP-tubulin. Consequently, phospho-mimic CRMP2 fails to form a hetero-trimer with GTP-tubulin, thus losing the ability to establish and maintain the axonal microtubules.Key words: CRMP2, phosphorylation, microtubule, axon, crystal structure.

中文翻译：

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磷酸化CRMP2改变功能的结构见解。

胶原蛋白反应介质蛋白2（CRMP2）通过控制微管动力学来调节神经元极性。CRMP2的活性受C-端尾结构域上信号量诱导的磷酸化的调节。未磷酸化的CRMP2诱导有效的轴突微管形成，使轴突具有轴突特性，而磷酸化的CRMP2导致明显相反的作用，即生长锥塌陷。我们最近表征了CRMP2诱导的轴突微管形成的结构细节（Niwa等人（2017）Sci。Rep。，7：10681）。CRMP2与GTP-微管蛋白形成异源三聚体，在未来的轴突中诱导有效的轴突微管形成。据报道，CRMP2的磷酸化会降低CRMP2与微管之间的亲和力，尽管关于CRMP2磷酸化如何改变结构以实现与未磷酸化CRMP2截然不同的作用的分子机制尚不清楚。在这里，我们进行了模拟磷酸CRMP2的一系列生化和结构分析。CRMP2的磷酸化在C末端尾部发生小的构象变化，并伴随着表面电荷的移动，这不仅改变了CRMP2四聚体内部的相互作用，而且改变了与GTP-微管蛋白的相互作用。因此，模拟磷酸的CRMP2无法与GTP-微管蛋白形成异源三聚体，从而丧失了建立和维持轴突微管的能力。关键词：CRMP2，磷酸化，微管，轴突，晶体结构。在这里，我们进行了模拟磷酸CRMP2的一系列生化和结构分析。CRMP2的磷酸化在C末端尾部发生小的构象变化，并伴随着表面电荷的移动，这不仅改变了CRMP2四聚体内部的相互作用，而且改变了与GTP-微管蛋白的相互作用。因此，模拟磷酸的CRMP2无法与GTP-微管蛋白形成异源三聚体，从而丧失了建立和维持轴突微管的能力。关键词：CRMP2，磷酸化，微管，轴突，晶体结构。在这里，我们进行了模拟磷酸CRMP2的一系列生化和结构分析。CRMP2的磷酸化在C末端尾部发生小的构象变化，并伴随着表面电荷的移动，这不仅改变了CRMP2四聚体内部的相互作用，而且改变了与GTP-微管蛋白的相互作用。因此，模拟磷酸的CRMP2无法与GTP-微管蛋白形成异源三聚体，从而丧失了建立和维持轴突微管的能力。关键词：CRMP2，磷酸化，微管，轴突，晶体结构。