リポ多糖を認識する蛋白質MD-2およびTLR4受容体のX線結晶構造解析

识别脂多糖的蛋白质 MD-2 和 TLR4 受体的 X 射线晶体结构分析

基本信息

批准号：
04J11715
负责人：
大戸梅治
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

グラム陰性細菌感染症に起因するエンドトキシンショックは生命を脅かす非常に重篤な症状であり,その治療薬の開発が待望されている。この症状を引き起こす原因物質であるリポ多糖を認識して,過剰な免疫応答を惹起する自然免疫系の蛋白質としてMD-2とTLR4受容体が同定されているが,リボ多糖認識およびシグナル伝達の分子機構は明らかになっていない。研究代表者は、MD-2およびTLR4蛋白質がリポ多糖を認識して免疫応答を引き起こす機構を三次元構造から明らかにするため,これらの蛋白質の大量発現系の構築、精製、性状解析、結晶化と結晶構造解析を進めた。酵母で発現させたヒトMD-2を酵素により短鎖化した試料を用い,ネーティブ体と阻害剤lipid IVaとの複合体について正方晶系の同型の結晶を得た。ネーティブ体結晶について重原子同型置換法により,初期位相を決定し三次元構造モデルを構築した。ネーティブ体とlipid IVa複合体について,それぞれ分解能2.0Åと2.2Åまでの反射を用いて構造を精密化した。MD-2は2つの逆平行βシートから成る単一のドメイン構造を有する。2つのβシートの間には体積約1,700Å^3の大きな疎水的なポケットが存在する。このポケット内に,ネーティブ体構造では3分子のミリスチン酸に相当する電子密度が,lipid IVa複合体ではlipid IVaの4本の脂肪酸鎖の電子密度が確認された。Lipid IVaのリン酸基とグルコサミンの部分は,ポケットの入口に存在し,MD-2との間に3本の水素結合を形成する。

革兰氏阴性细菌感染引起的内毒素休克是一种威胁生命且极为严重的疾病，并且高度期待治疗剂的发展。 MD-2和TLR4受体已被鉴定为先天免疫系统中的蛋白质，该蛋白质识别导致这种情况并触发过度免疫反应的病因，但是核心多糖识别和信号传导的分子机制尚未澄清。研究人员对MD-2和TLR4蛋白的大规模表达系统进行了构建，纯化，表征，结晶和结晶，以阐明脂多糖被识别为三维结构的免疫反应的机制。使用在酵母中表达的人类MD-2样品，用酶链链的分流，从天然体和抑制剂脂质IVA的络合物中获得四方同构晶体。初始阶段是通过对天然晶体的重原子同构替代方法确定的，并构建了三维结构模型。使用2.0Å和2.2Å的反射分别为天然体和脂质IVA复合物进行完善该结构。 MD-2具有一个由两个反平行β板组成的单个域结构。在两个β床单之间，有一个大约1,700Å^3的疏水口袋。在这个袋中，在天然结构中证实了对应于三种肉豆蔻酸的电子密度，并确认了脂质IVA中脂质IVA的四个脂肪酸链的电子密度。脂质IVA的磷酸组和葡萄糖部分存在于口袋的入口处，并与MD-2形成三个氢键。