GTPase-activating proteins (GAPs) with a TBC (Tre-2/Bub2/Cdc16) domain architecture serve as negative regulators of Rab GTPases. The related crystal structure has been studied and reported by other members of our research group in 2017 (Chen et al. in Protein Sci 26(4):834–846, 2017). The protein crystal structure and sequencing data accession numbers in Protein structure database (PDB) are 5TUB (Shark TBC1D15 GAP) and 5TUC (Sus TBC1D15 GAP), respectively. In this paper, we analyzed the Rab-GAP specificity of TBC1D15 in the evolution and influence of key amino acid residue mutations on Rab-GAP activity. Sequence alignment showed that five arginine residues of the TBC1D15-GAP domain are conserved among the species Sus/Mus/Homo but have been replaced by glycine or lysine in Shark. A fragment activity assay was conducted by altering the five residues of Shark TBC1D15-GAP to arginine, and the corresponding arginine in TBC1D15 GAP domains from Sus and Homo species were mutated to resemble Shark TBC1D15-GAP. Our data revealed that the residues of G28, K45, K119, K122 and K221 in the Shark TBC1D15-GAP domain had a key role in determining the specificity for Rab7 and Rab11. Mutation of the five residues significantly altered the Shark TBC1D15-GAP activity. These results revealed that the substrate specificity of TBC1D15 has had different mechanisms across the evolution of species from lower-cartilaginous fish to higher mammals. Collectively, the data support a different mechanism of Shark TBC1D15-GAP in substrate selection, which provides a new idea for the development of Marine drugs.

中文翻译：

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片段活性分析揭示了斜生小球藻中TBC1D15 GTPase激活蛋白（GAP）的关键残基。

具有TBC（Tre-2 / Bub2 / Cdc16）域结构的GTPase激活蛋白（GAP）充当Rab GTPases的负调节剂。相关的晶体结构已在2017年由我们研究小组的其他成员进行了研究和报道（Chen等人在Protein Sci 26（4）：834–846，2017）。蛋白质结构数据库（PDB）中的蛋白质晶体结构和测序数据登录号分别为5TUB（Shark TBC1D15 GAP）和5TUC（Sus TBC1D15 GAP）。在本文中，我们分析了TBC1D15在关键氨基酸残基突变的演变中的Rab-GAP特异性以及对Rab-GAP活性的影响。序列比对显示，TBC1D15-GAP结构域的五个精氨酸残基在Sus / Mus / Homo物种中保守，但在Shark中已被甘氨酸或赖氨酸取代。通过将鲨鱼TBC1D15-GAP的5个残基改变为精氨酸进行片段活性测定，并将Sus和Homo物种的TBC1D15 GAP域中的相应精氨酸突变，使其类似于鲨鱼TBC1D15-GAP。我们的数据显示，鲨鱼TBC1D15-GAP域中G28，K45，K119，K122和K221的残基在确定Rab7和Rab11的特异性中起关键作用。五个残基的突变显着改变了鲨鱼TBC1D15-GAP的活性。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低软骨鱼类到高等哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。Sus和Homo物种的TBC1D15 GAP域中的相应精氨酸被突变为类似于Shark TBC1D15-GAP。我们的数据显示，鲨鱼TBC1D15-GAP域中G28，K45，K119，K122和K221的残基在确定Rab7和Rab11的特异性中起关键作用。五个残基的突变显着改变了鲨鱼TBC1D15-GAP的活性。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低软骨鱼类到高等哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。Sus和Homo物种的TBC1D15 GAP域中的相应精氨酸被突变为类似于Shark TBC1D15-GAP。我们的数据显示，鲨鱼TBC1D15-GAP域中G28，K45，K119，K122和K221的残基在确定Rab7和Rab11的特异性中起关键作用。五个残基的突变显着改变了鲨鱼TBC1D15-GAP的活性。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低级软骨鱼类到高级哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。我们的数据显示，鲨鱼TBC1D15-GAP域中G28，K45，K119，K122和K221的残基在确定Rab7和Rab11的特异性中起关键作用。五个残基的突变显着改变了鲨鱼TBC1D15-GAP的活性。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低软骨鱼类到高等哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。我们的数据显示，鲨鱼TBC1D15-GAP域中G28，K45，K119，K122和K221的残基在确定Rab7和Rab11的特异性中起关键作用。五个残基的突变显着改变了鲨鱼TBC1D15-GAP的活性。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低软骨鱼类到高等哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低软骨鱼类到高等哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。这些结果表明，TBC1D15的底物特异性在从低软骨鱼类到高等哺乳动物的进化过程中具有不同的机制。总体而言，数据支持Shark TBC1D15-GAP在底物选择中的不同机制，这为开发海洋药物提供了新思路。