【摘要】：白細(xì)胞介素18(interleukin 18,IL-18)是白細(xì)胞介素1(interleukin 1,IL-1)家族蛋白中的一員,起激動(dòng)劑的作用。IL-18結(jié)合其配體結(jié)合受體IL-18Rα和共受體IL-18R?,在細(xì)胞膜上形成配體-受體三元信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物,進(jìn)而激活下游NF-κB信號(hào)通路和MAPK信號(hào)通路。IL-18在先天性免疫反應(yīng)和獲得性免疫反應(yīng)中都有重要作用。人體中過量IL-18的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致多種自身免疫病和慢性炎癥性疾病。本論文工作主要研究IL-18識(shí)別其受體并組裝成信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。通過大腸桿菌和昆蟲細(xì)胞分別表達(dá)IL-18以及IL-18Rα和IL-18R?的胞外域,通過親和層析及分子篩純化蛋白樣品,然后將IL-18、IL-18Rα、IL-18R?在體外混合,得到IL-18-IL-18Rα二元復(fù)合物的樣品以及IL-18-IL-18Rα-IL-18R?三元復(fù)合物的樣品,然后進(jìn)行蛋白質(zhì)晶體生長條件篩選。成功獲得IL-18-IL-18Rα二元復(fù)合物的晶體后,通過X射線衍射技術(shù),解析出IL-18-IL-18Rα二元復(fù)合物分辨率為2.8?的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)分析揭示了IL-18與IL-18Rα相互作用的氨基酸位點(diǎn),在此基礎(chǔ)上,通過定點(diǎn)突變及基于螢光素酶的NF-κB信號(hào)檢測(cè)技術(shù),進(jìn)一步確定了IL-18上與IL-18Rα相互作用的9個(gè)關(guān)鍵氨基酸殘基。IL-18和IL-18Rα相互作用界面的分析表明表面電荷互補(bǔ)決定了IL-18和IL-18Rα的特異性識(shí)別。此外,通過結(jié)構(gòu)比對(duì),揭示了IL-18天然抑制劑IL-18結(jié)合蛋白以及IL-18單克隆中和抗體抑制IL-18活性的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。本論文工作首次報(bào)道了IL-18與其受體復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)功能關(guān)系研究詳細(xì)闡明了IL-18與IL-18Rα特異性相互作用的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。之后日本一個(gè)研究小組報(bào)道了IL-18-IL-18Rα-IL-18R?三元復(fù)合物的結(jié)構(gòu)�；谶@些研究結(jié)果和之前報(bào)道的IL-1家族細(xì)胞因子IL-1?及IL-33與受體復(fù)合物的結(jié)構(gòu),本論文總結(jié)提出一個(gè)在IL-1家族中普遍適用的配體與受體組裝和激活的結(jié)構(gòu)模型。
[Abstract]:Interleukin 18 (interleukin 18) is a member of the interleukin 1 / IL 1 family of proteins, acting as an agonist. IL-18 binds to its ligand binding receptor IL-18R 偽 and coreceptor IL 18 RN, and forms a ligand receptor ternary signal transduction complex on the cell membrane. Furthermore, activation of downstream NF- 魏 B signaling pathway and MAPK signaling pathway. IL-18 plays an important role in both congenital and acquired immune responses. Excessive IL-18 production in the human body can lead to multiple autoimmune diseases and chronic inflammatory diseases. In this paper, the structural basis of IL-18 recognition of its receptors and assembly of signal transduction complexes was studied. IL-18, IL-18R 偽 and IL-18R were expressed in E. coli and insect cells, respectively. The extracellular domain was purified by affinity chromatography and molecular sieve, then IL-18R 偽 was purified from IL-18R 偽 and IL-18R? IL-18-IL-18R 偽 binary complex and IL-18-IL-18R 偽 -IL-18R? The sample of ternary complex was then screened for protein crystal growth. After successfully obtaining the crystal of IL-18-IL-18R 偽 binary complex, the resolution of IL-18-IL-18R 偽 binary complex is 2. 8? The structure of The structure analysis revealed the amino acid site of interaction between IL-18 and IL-18R 偽. On the basis of this, NF- 魏 B signal detection technique based on luciferase and site-directed mutation was used. The analysis of the interaction interface of 9 key amino acid residues. IL-18 and IL-18R 偽 with IL-18R 偽 on IL-18 shows that the surface charge complementation determines the specific recognition of IL-18 and IL-18R 偽. In addition, the structural basis of the inhibition of IL-18 activity by IL-18 binding protein, a natural inhibitor of IL-18, and IL-18 monoclonal neutralizing antibody was revealed by structural comparison. In this paper, the crystal structure of IL-18 and its receptor complex is reported for the first time. The structural and functional relationship between IL-18 and IL-18R 偽 is studied in detail. The structural basis of the specific interaction between IL-18 and IL-18R 偽 is elucidated in detail. Then a Japanese team reported on IL-18-IL-18R 偽 -IL-18R? The structure of a ternary complex. Based on these results and previously reported IL-1 family cytokines IL-1? And the structure of IL-33 / receptor complex. In this paper, a structural model of ligand and receptor assembly and activation is proposed, which is widely used in the IL-1 family.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R392

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本文編號(hào)：2186159