自然免疫受容体ＴＬＲ７の構造生物学的研究

先天免疫受体TLR7的结构生物学研究

基本信息

批准号：
18J14570
负责人：
張志寛
金额：
$ 0.96万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14570/
关键词：
自然免疫 TLR7 構造生物学

项目摘要

RNAウイルス受容体TLR7の新規リガンドの認識機構を解明するため、X線結晶構造解析の手法を用いて、TLR7のリガンド認識機構および活性化機構を明らかにした。一連の高分解能構造からTLR7は2箇所の異なるリガンド認識部位を有することを見出した。Site 1と呼ばれる低分子リガンド結合部位はグアノシンや2’,3’-cGMPなどの内因性リガンドを認識する他、R848やGS9620などの合成リガンドも認識する。一方、Site 2と呼ばれる一本鎖RNA結合部位はRNAの-UU- motifを特異的に認識する。これらのリガンド認識機構を解明し、活性化リガンドによるTLR7の活性化機構を明らかにした。さらに、TLR7の分子構造をより詳細的に研究するため、生理的な環境に近い溶液環境や脂質膜環境におけるTLR7のリガンド認識機構およびシグナル伝達機構の解明を目指し、研究活動を行っていた。X線結晶構造解析で捉えた構造はTLR7の活性化過程の静的なスナップショットであり、非活性化から活性化までの全貌という動態的な過程ではなかった。クライオ電子顕微鏡単粒子解析という手法を用いて、TLR7-新規リガンドの構造解析を試みた。クライオ電子顕微鏡に適したTLR7/新規リガンド複合体の試料を独自な方法で調製した。ネガティブ染色電子顕微鏡でサンプルの性質を評価したところ、従来のTLR7活性化型2量体と異なる複合体構造が示唆されている。さらに、ハイエンドなクライオ電子顕微鏡を用いて、上記のサンプルを解析した結果、阻害剤によるTLR7の構造ダイナミクスの分子基盤を解明した。

为了阐明RNA病毒受体TLR7的新型配体识别机制，我们利用X射线晶体学阐明了TLR7的配体识别和激活机制。从一系列高分辨率结构中，我们发现TLR7有两个不同的配体识别位点。小分子配体结合位点称为位点 1，可识别鸟苷和 2',3'-cGMP 等内源配体，以及 R848 和 GS9620 等合成配体。另一方面，称为位点 2 的单链 RNA 结合位点特异性识别 RNA 中的 -UU- 基序。我们阐明了这些配体的识别机制，并通过激活配体揭示了TLR7的激活机制。此外，为了更详细地研究TLR7的分子结构，我们进行了旨在阐明TLR7在接近生理环境和脂质膜环境的溶液环境中的配体识别机制和信号转导机制的研究活动。 X射线晶体学捕获的结构是TLR7激活过程的静态快照，而不是显示从失活到激活的整个过程的动态过程。我们尝试使用冷冻电子显微镜单粒子分析来分析新的 TLR7 配体的结构。我们使用独特的方法制备了适合冷冻电子显微镜的 TLR7/新配体复合物样品。使用负染色电子显微镜评估样品特性表明其具有不同于传统 TLR7 激活二聚体的复杂结构。此外，通过使用高端冷冻电子显微镜分析上述样品，我们阐明了抑制剂诱导的TLR7结构动力学的分子基础。