DR3胞内信号通路活化的结构基础

发布时间：2020-08-09 07:25

【摘要】：肿瘤坏死因子受体超级家族(TNFRSF)是免疫系统中最重要的家族之一,它们广泛调控各种免疫反应如免疫器官的发育、共刺激淋巴细胞、决定淋巴细胞的命运等。在TNFRSF家族中的成员中,DR3是与TNFR1氨基酸序列相似度最高的受体。分子结构上,两个受体均含有胞外区四个重复的半胱氨酸富有结构域(cysteine-rich domain,简称CRD)和胞内区的死亡结构域(death domain,简称DD)。DR3的主要功能包括参与促炎性免疫反应和细胞的存活。当配体TL1A(TNF-likeligand1A,简称TNFSF15)激活信号通路时,胞内区的DR3可以招募其下游适配体分子TRADD(TNFR-associated death domain),最终可以激活NF-κB信号。目前对DR3受体信号传递过程中的构象变化没有深入研究,因此本论文选其为主要研究对象。死亡结构域作为死亡结构域超级家族(death domain super family,DDS)的一员,是由六个两性的(amphipathic)α-螺旋组成的反平行的希腊回纹花样。DR3的死亡结构域(简称DR3 DD)由约80个氨基酸组成,它可以通过同型相互作用(homotypic interaction)与自身或者与TRADD相互作用。作为一个重要的接头蛋白,TRADD由折叠成α-β三明治结构的N端结构域和C端的DD结构域组成。目前,TRADD 的 N 端结构域与 TRAF2(TNF receptor-associated factor 2)的TRAF结构域的复合物晶体结构己成功解析,然而上游的DR3如何招募TRADD仍有待研究。本论文有以下三个主要结果:(1)我们成功解析了鼠源和人源的DR3DD晶体结构并获得两个完全不同的折叠花样。鼠源的DR3DD结构属于经典的DD结构,即由六个α-螺旋组成的较为松散的希腊回纹花样;而人源DR3DD结构为非经典的DD结构,它由五个α-螺旋组成,其中第三和第四个α-螺旋成为一个较长的螺旋。同时疏水界面的暴露使得人源DR3 DD在晶体中具有疏水相互作用界面。通过酵母双杂交、哺乳动物双杂交、NF-κB luciferase assay、小角散射等方法证明鼠源和人源的溶液构象和细胞内功能一致,因此提出假设:两个不同的晶体结构代表这DR3DD的两种不同构象。(2)DR3 DD间的同型相互作用对信号传递至关重要。我们通过酵母双杂交、哺乳动物双杂交、NF-κB luciferase assay、小角散射、pull-down assay等方法初步鉴定DR3中DR3 DD-DR3 DD、DR3 DD-TRADD相互作用的关键位点,并证明DR3招募TRADD依赖于“开放式”构象。(3)通过酵母双杂交、哺乳动物双杂交、pull-down assay等方法,确定了 TRADD与DR3 DD结合区域在高度保守的第199-213位氨基酸区域,根据C端TRADD的NMR结构,这一区域位于β发卡花样上。综上,本论文中我们提出以下假设:静息状态下的DR3 DD呈“闭合式”构象;当被胞外信号激活时,通过构象变化形成较舒展的“开放式”构象,从而招募下游适配体分子TRADD,而TRADD则通过其β发卡花样结合至DR3 DD。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R392
【图文】：

１．２．３．邋ＤＤ超级家族的同型相互作用及信号传递逡逑ＤＤ超级家族拥有三种非对称的同型相互作用模式，分别为Ｉ型、ＩＩ型和ＩＩＩ逡逑型0￥６５６［８１１￡１￥１１＾１１２，２００１）。如图１．３，１型相互作用界面由一个００（本小节中逡逑ＤＤ指ＤＤ超级家族成员）的Ｈ１和Ｈ４邋（该区域称为ｐａｔｃｈ邋ｌａ）以及另一个ＤＤ逡逑６逡逑

Ｈ６逦Ｈ２逡逑图１．２邋ＤＤ超级家族成员的结构特征逡逑ＤＤ邋的结构来自邋ＰＩＤＤＤＤ邋（ＰＤＢＩＤ：２０Ｆ５）邋，邋ＤＥＤ邋的结构来自邋ＭＣ１５９ＤＥＤ邋（ＰＤＢＩＤ：逡逑２ＢＢＲ）邋，邋ＣＡＲＤ邋的结构来自邋Ａｐａｆ－１邋ＣＡＲＤ邋（ＰＤＢ邋ＩＤ：邋３ＹＧＳ）邋，邋ＰＹＤ邋的结构来自邋ＡＳＣ逡逑ＰＹＤ邋（ＰＤＢＩＤ：１ＵＣＰ）。所有结构的颜色从Ｎ端的蓝色渐变成Ｃ端的红色，每一个ａ逡逑螺旋的位置均标出。逡逑１．２．３．邋ＤＤ超级家族的同型相互作用及信号传递逡逑ＤＤ超级家族拥有三种非对称的同型相互作用模式，分别为Ｉ型、ＩＩ型和ＩＩＩ逡逑型0￥６５６［８１１￡１￥１１＾１１２，２００１）。如图１．３，１型相互作用界面由一个００（本小节中逡逑ＤＤ指ＤＤ超级家族成员）的Ｈ１和Ｈ４邋（该区域称为ｐａｔｃｈ邋ｌａ）以及另一个ＤＤ逡逑６逡逑

部则无法互补（Ｌｉｎ邋ｅｔａｌ．，２０１０）。功能上，ＭｙＤＤｏｓｏｍｅ存在的意义在于这种结构逡逑确保了作为激酶的ＩＲＡＫ４可以磷酸化ＩＲＡＫ２，而被激活的ＩＲＡＫ２可以脱离这一逡逑复合物去和ＴＲＡＦ６结合，从而将信号传递下去（图１．４）。逡逑．pX：逡逑ＰＩＤＤｏｓｏｍｅ逦ＭｙＤＤｏｓｏｍｅ逡逑图１．４邋ＤＤ亚家族的同型相互作用逡逑８逡逑

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本文编号：2786803