橋聯(lián)適配分子Mal在TLR4信號通路中的結(jié)構(gòu)和功能研究.pdf

1、Toll樣受體（簡稱TLRs）是一類在脊椎動物和無脊椎動物中廣泛分布的模式識別受體，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通過其胞外結(jié)構(gòu)域識別病原體相關(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-1 receptor)結(jié)構(gòu)域重新排列組合以募集適配分子來起始細胞質(zhì)中的信號傳導(dǎo)，進而促進炎癥因子和抑菌蛋白的表達，并進一步誘發(fā)獲得性免疫反應(yīng)。TLR起始信號復(fù)合物組裝是通過相同類

2、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現(xiàn)的。
　　TIR結(jié)構(gòu)域是一類α/β型球狀蛋白，其二級結(jié)構(gòu)元件之間通過變化各異的loop區(qū)連接。不同TLR信號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，分別為:MyD88，Mal，TRIF，TRAM和SARM。其中，Mal又被稱為TIRAP，它是在TLRs識別病原體入侵而激活之后，協(xié)助TLR2和TLR4募集適

3、配分子MyD88進行胞內(nèi)信號傳導(dǎo)的過程中起關(guān)鍵作用的橋聯(lián)適配分子。細胞內(nèi)TLR2/4信號傳導(dǎo)起始的關(guān)鍵分子機制是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相互作用的分子機制目前仍然還是個懸而未決的問題。
　　本論文解析了人源Mal的TIR結(jié)構(gòu)域(簡稱Mal-TIR)2.40(A)分辨率的晶體結(jié)構(gòu)。通過結(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

4、獨特的AB loop，而缺少了αB螺旋和BB loop這兩個結(jié)構(gòu)元件。通過進一步的基于結(jié)構(gòu)的功能研究發(fā)現(xiàn)在Mal-TIR的結(jié)構(gòu)表面有兩個關(guān)鍵的功能區(qū)域:其中一個關(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)定點突變和體外直接相互作用實驗證實了Mal-TIR通過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，本文通過生化和細胞的實驗證實Mal-TIR以背靠背的方式協(xié)

5、助Mal分子在執(zhí)行功能時組裝成軸對稱性的二聚體。由此，本論文揭示了Mal在TLR4信號通路中行使橋聯(lián)適配分子的生物學(xué)功能的分子機制——Ma1分子自身形成背靠背的二聚體，并通過其兩個分子的AB loop協(xié)助TLR4募集MyD88。
　　此外，有多項研究表明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，因為S180L突變雜合子的攜帶者對菌血癥，侵襲性肺炎球菌感染，瘧疾和過敏性皮炎等傳染性免疫疾

6、病具有更強的抵抗力。另一個突變體D96N，有研究表明由于D96N突變影響了對適配分子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突變體的晶體結(jié)構(gòu)，分別為2.75(A)和3.10(A)，為Mal相關(guān)的傳染性免疫疾病的分子機制研究提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
　　本論文結(jié)合X射線晶體學(xué)、生物化學(xué)和細胞生物學(xué)的研究方法，揭示了Mal在TLR4信號通路中執(zhí)行適配分子功能的結(jié)構(gòu)特征和分子機制，為進一步研究TIR結(jié)構(gòu)