Stimulation of plasma membrane receptor tyrosine kinases (RTKs), such as the epidermal growth factor receptor (EGFR), locally increases the abundance of reactive oxygen species (ROS). These ROS then oxidize cysteine residues in proteins to potentiate downstream signaling. Spatial confinement of ROS is an important regulatory mechanism of redox signaling that enables the stimulation of different RTKs to oxidize distinct sets of downstream proteins. To uncover additional mechanisms that specify cysteines that are redox regulated by EGF stimulation, we performed time-resolved quantification of the EGF-dependent oxidation of 4200 cysteine sites in A431 cells. Fifty-one percent of cysteines were statistically significantly oxidized by EGF stimulation. Furthermore, EGF induced three distinct spatiotemporal patterns of cysteine oxidation in functionally organized protein networks, consistent with the spatial confinement model. Unexpectedly, protein crystal structure analysis and molecular dynamics simulations indicated widespread redox regulation of cryptic cysteine residues that are solvent exposed only upon changes in protein conformation. Phosphorylation and increased flux of nucleotide substrates served as two distinct modes by which EGF specified the cryptic cysteine residues that became solvent exposed and redox regulated. Because proteins that are structurally regulated by different RTKs or cellular perturbations are largely unique, these findings suggest that solvent exposure and redox regulation of cryptic cysteine residues contextually delineate redox signaling networks.

中文翻译：

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EGF蛋白质结构的时空变化调节隐性半胱氨酸的氧化。

刺激质膜受体酪氨酸激酶（RTK），例如表皮生长因子受体（EGFR），会局部增加活性氧（ROS）的含量。这些ROS随后氧化蛋白质中的半胱氨酸残基以增强下游信号传导。ROS的空间限制是氧化还原信号传导的重要调节机制，该机制能够刺激不同的RTK来氧化下游蛋白质的不同集合。为了揭示指定受EGF刺激氧化还原调节的半胱氨酸的其他机制，我们对A431细胞中4200个半胱氨酸位点的EGF依赖性氧化进行了时间分辨定量。经统计，EGF刺激可将51％的半胱氨酸显着氧化。此外，EGF诱导功能组织的蛋白质网络中的半胱氨酸氧化的三种不同的时空模式，与空间限制模型一致。出乎意料的是，蛋白质晶体结构分析和分子动力学模拟表明，隐伏性半胱氨酸残基的广泛氧化还原调节仅在蛋白质构象变化时才暴露于溶剂中。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。与空间限制模型一致。出乎意料的是，蛋白质晶体结构分析和分子动力学模拟表明，隐秘的半胱氨酸残基的广泛氧化还原调节仅在蛋白质构象变化时才暴露于溶剂中。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。与空间限制模型一致。出乎意料的是，蛋白质晶体结构分析和分子动力学模拟表明，隐伏性半胱氨酸残基的广泛氧化还原调节仅在蛋白质构象变化时才暴露于溶剂中。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。蛋白质晶体结构分析和分子动力学模拟表明，隐伏的半胱氨酸残基具有广泛的氧化还原调节作用，仅当蛋白质构象发生变化时才暴露于溶剂中。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。蛋白质晶体结构分析和分子动力学模拟表明，隐伏的半胱氨酸残基的广泛氧化还原调节仅在蛋白质构象变化时才暴露于溶剂中。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。磷酸化和核苷酸底物的通量增加是两种不同的模式，EGF通过这种模式指定了隐秘的半胱氨酸残基，这些残基变为溶剂暴露状态并受氧化还原调节。由于受不同RTK或细胞干扰结构调节的蛋白质在很大程度上是独特的，因此这些发现表明，溶剂接触和隐性半胱氨酸残基的氧化还原调节在上下文中描述了氧化还原信号网络。