【摘要】：Toll樣受體(Toll-like receptors,簡(jiǎn)稱TLRs)是一類在脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物中廣泛分布的模式識(shí)別受體,其在宿主抵御病原微生物入侵的自然免疫中發(fā)揮了重要作用。TLR通過(guò)其胞外結(jié)構(gòu)域識(shí)別病原體相關(guān)的分子模式,引起自身二聚化激活,從而導(dǎo)致其胞內(nèi)TIR(Toll/interleukin-1receptor)結(jié)構(gòu)域重新排列組合以募集適配分子來(lái)起始細(xì)胞質(zhì)中的信號(hào)傳導(dǎo),進(jìn)而促進(jìn)炎癥因子和抑菌蛋白的表達(dá),并進(jìn)一步誘發(fā)獲得性免疫反應(yīng)。TLR起始信號(hào)復(fù)合物組裝是通過(guò)相同類型和不同類型的TIR-TIR結(jié)構(gòu)域之間特異性的相互作用實(shí)現(xiàn)的。 TIR結(jié)構(gòu)域是一類α/p型球狀蛋白,其二級(jí)結(jié)構(gòu)元件之間通過(guò)變化各異的loop區(qū)連接。不同TLR信號(hào)通路的特異性依賴于受體募集不同的包含TIR結(jié)構(gòu)域的適配分子。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的包含TIR結(jié)構(gòu)域的適配分子共有五個(gè),分別為：MyD88, Mal,TRIF, TRAM和SARM。其中,Mal又被稱為TIRAP,它是在TLRs識(shí)別病原體入侵而激活之后,協(xié)助TLR2和TLR4募集適配分子MyD88進(jìn)行胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的過(guò)程中起關(guān)鍵作用的橋聯(lián)適配分子。細(xì)胞內(nèi)TLR2／4信號(hào)傳導(dǎo)起始的關(guān)鍵分子機(jī)制是TLR2/4,Mal和MyD88三者的TIR結(jié)構(gòu)域的特異性的組裝。然而,這些特異性的TIR-TIR相互作用的分子機(jī)制目前仍然還是個(gè)懸而未決的問(wèn)題。 本論文解析了人源Mal的TIR結(jié)構(gòu)域(簡(jiǎn)稱Mal-TIR)2.40A分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。通過(guò)結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)Mal-TIR的結(jié)構(gòu)明顯地區(qū)別于其他的TIR結(jié)構(gòu)域,其含有結(jié)構(gòu)上獨(dú)特的AB loop,而缺少了僅B螺旋和BB loop這兩個(gè)結(jié)構(gòu)元件。通過(guò)進(jìn)一步的基于結(jié)構(gòu)的功能研究發(fā)現(xiàn)在Mal-TIR的結(jié)構(gòu)表面有兩個(gè)關(guān)鍵的功能區(qū)域：其中一個(gè)關(guān)鍵區(qū)域是Mal-TIR結(jié)構(gòu)上特征性的AB loop區(qū)域,依據(jù)定點(diǎn)突變和體外直接相互作用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了Mal-TIR通過(guò)AB loop與TLR4和MyD88二者的TIR結(jié)構(gòu)域發(fā)生直接相互作用;另一關(guān)鍵區(qū)域是Mal的二聚體界面,本文通過(guò)生化和細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)證實(shí)Mal-TIR以背靠背的方式協(xié)助Mal分子在執(zhí)行功能時(shí)組裝成軸對(duì)稱性的二聚體。由此,本論文揭示了Mal在TLR4信號(hào)通路中行使橋聯(lián)適配分子的生物學(xué)功能的分子機(jī)制——Mal分子自身形成背靠背的二聚體,并通過(guò)其兩個(gè)分子的AB loop協(xié)助TLR4募集MyD88。 此外,有多項(xiàng)研究表明Mal的自然變異跟一些免疫性疾病有關(guān)。其中最受關(guān)注的是Mal的單核苷酸突變體S180L,因?yàn)镾180L突變雜合子的攜帶者對(duì)菌血癥,侵襲性肺炎球菌感染,瘧疾和過(guò)敏性皮炎等傳染性免疫疾病具有更強(qiáng)的抵抗力。另一個(gè)突變體D96N,有研究表明由于D96N突變影響了對(duì)適配分子MyD88的募集和自身的翻譯后修飾而導(dǎo)致了Mal的功能缺陷。由此本論文解析了這兩個(gè)突變體的晶體結(jié)構(gòu),分別為2.75A和3.10A,為Mal相關(guān)的傳染性免疫疾病的分子機(jī)制研究提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 本論文結(jié)合x射線晶體學(xué)、生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的研究方法,揭示了Mal在TLR4信號(hào)通路中執(zhí)行適配分子功能的結(jié)構(gòu)特征和分子機(jī)制,為進(jìn)一步研究TIR結(jié)構(gòu)域的特異性組裝以及免疫性疾病相關(guān)的分子機(jī)制提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：南開大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R3416

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2618674