Polymerase δ-interacting protein 2 (POLDIP2, PDIP38) is a multifaceted, moonlighting protein, involved in binding protein partners from many different cellular processes, including mitochondrial metabolism, DNA replication and repair, and reactive oxygen species generation. POLDIP2 is found in multiple cellular compartments, potentially shuttled depending on its role. How POLDIP2 binds to and coordinates many different proteins is currently unknown. Towards this goal, we present the crystal structure of the mitochondrial fragment of POLDIP2 to 2.8 Å. POLDIP2 exhibited a compact two-domain β-strand-rich globular structure, confirmed by circular dichroism and small angle X-ray scattering approaches. POLDIP2 comprised canonical DUF525 (ApaG) and YccV-like domains, but with the conserved domain linker packed tightly, resulting in an extended YccV module. A central channel through POLDIP2 was observed which we hypothesise could influence structural changes potentially mediated by redox conditions, following observation of a modified cysteine residue in the channel. Unstructured regions were rebuilt by ab initio modelling to generate a model of full length POLDIP2. Molecular dynamics simulations revealed a highly dynamic N-terminal region tethered to the YccV-domain by an extended linker, potentially facilitating interactions with distal binding partners. Finally we build models of POLDIP2 interacting in complex with two of its partners in genome stability, PrimPol and PCNA. These indicate that dynamic flexibility of the POLDIP2 N-terminal and loop regions are critical to mediate protein-protein interactions.

中文翻译：

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人POLDIP2的晶体结构和分子动力学，POLDIP2是代谢和基因组稳定性的多方面衔接蛋白

聚合酶δ相互作用蛋白2（POLDIP2，PDIP38）是一种多面的月光蛋白，涉及来自许多不同细胞过程的结合蛋白伴侣，包括线粒体代谢，DNA复制和修复以及活性氧的产生。在多个细胞隔室中发现了POLDIP2，根据其作用可能会穿梭。目前尚不清楚POLDIP2如何结合并协调许多不同的蛋白质。为了实现这一目标，我们介绍了POLDIP2的线粒体片段的晶体结构，其结构为2.8。POLDIP2表现出紧凑的富含两个域的β链球状结构，已通过圆二色性和小角度X射线散射方法证实。POLDIP2包含规范的DUF525（ApaG）和类似YccV的域，但保守的域连接器紧密包装，从而扩展了YccV模块。在观察到通道中修饰的半胱氨酸残基之后，观察到通过POLDIP2的中央通道，我们假设该通道可能影响潜在地由氧化还原条件介导的结构变化。通过从头开始建模来重建非结构化区域，以生成全长POLDIP2的模型。分子动力学模拟显示，通过扩展的接头将高动态的N末端区域束缚在YccV域上，这可能促进了与远端结合伴侣的相互作用。最后，我们建立了POLDIP2与它在基因组稳定性中的两个合作伙伴PrimPol和PCNA复杂相互作用的模型。这些表明，POLDIP2 N末端和环区域的动态柔韧性对于介导蛋白质间相互作用至关重要。在观察到通道中修饰的半胱氨酸残基后，我们观察到通过POLDIP2的中央通道，我们假设该通道可能影响氧化还原条件可能介导的结构变化。通过从头开始建模来重建非结构化区域，以生成全长POLDIP2的模型。分子动力学模拟显示，通过扩展的接头将高动态性的N末端区域束缚在YccV域上，这可能促进了与远端结合伴侣的相互作用。最后，我们建立了POLDIP2与它在基因组稳定性中的两个合作伙伴PrimPol和PCNA复杂相互作用的模型。这些表明，POLDIP2 N末端和环区域的动态柔韧性对于介导蛋白质间相互作用至关重要。在观察到通道中修饰的半胱氨酸残基之后，观察到通过POLDIP2的中央通道，我们假设该通道可能影响潜在地由氧化还原条件介导的结构变化。通过从头开始建模来重建非结构化区域，以生成全长POLDIP2的模型。分子动力学模拟显示，通过扩展的接头将高动态的N末端区域束缚在YccV域上，这可能促进了与远端结合伴侣的相互作用。最后，我们建立了POLDIP2与它在基因组稳定性中的两个合作伙伴PrimPol和PCNA复杂相互作用的模型。这些表明，POLDIP2 N末端和环区域的动态柔韧性对于介导蛋白质间相互作用至关重要。