【摘要】：自然殺傷細胞是淋巴細胞中的第三大組成部分,其功能涉及多種特定的抗感染以及抗腫瘤的自然免疫過程。自然殺傷細胞的激活狀態(tài)是通過自然殺傷細胞及其靶細胞之間的免疫突觸的激活信號以及抑制信號的不斷整合從而通過精確的調控達到平衡。激活型免疫受體復合物DAP12-NKG2C是自然殺傷細胞中一種進行激活信號轉導的多亞基跨膜蛋白復合物。該復合物中的跨膜蛋白DAP12由一個較短的胞外區(qū)、一個單跨膜的跨膜區(qū)以及含有免疫酪氨酸激活基元(ITAM )的胞內區(qū)這三部分組成,DAP12能形成含二硫鍵的同源二聚體。該二聚體與受體NKG2C能夠通過跨膜區(qū)的極性殘基的相互作用從而發(fā)生聚集,并形成異源三聚體。研究者們最近已經在膠束環(huán)境中取得了復合物DAP12-NKG2C跨膜區(qū)的晶體結構,為我們提供了該復合物的分子結構信息。然而,該晶體結構表明跨膜蛋白復合物DAP12-NKG2C中關鍵的極性殘基接觸與其他實驗結果不能很好的吻合,令人疑惑的是該復合物中DAP12二聚體上的兩個天冬氨酸殘基只有一個與受體NKG2C上的賴氨酸殘基有直接接觸。到目前為止,激活型免疫受體復合物DAP12-NKG2C的裝配原則仍然沒有得到完整的揭示,其信號轉導機制中的大量結構信息細節(jié)也仍然處于缺失的狀態(tài)。脂筏結構位于細胞質膜上,脂筏結構內富含飽和脂肪酸、膽固醇以及鞘磷脂等。在多種生理過程中,脂筏結構通過募集數(shù)目眾多的跨膜蛋白來完成多種細胞膜內外的信號轉導與物質運輸。此外,脂筏結構也被認為是磷脂酰肌醇4, 5-雙磷酸(PIP2)與蛋白之間發(fā)生相互作用與信號調控的平臺。近年來大量的實驗研究集中在脂筏結構中的T細胞信號轉導及自組裝機制,然而得到的結果卻是矛盾的,而目前脂筏結構在自然殺傷細胞信號轉導機制中的作用尚不清楚,且尚無DAP12-NKG2C復合物自組裝與脂筏結構關系的相關研究報道。本論文中,我們采取生物化學、分子生物學等實驗方法與分子動力學模擬研究相結合的研究策略,對激活型免疫受體復合物DAP12-NKG2C的自組裝及其信號轉導機制進行研究,主要取得了以下研究進展:1.我們采用TOXCAT系統(tǒng)作為主要的體內實驗方法,結合其他體外實驗手段,確定了 DAP12跨膜區(qū)的二聚自組裝及其二聚作用界面。CAT活性實驗結果表明,在DAP12跨膜區(qū)中的極性殘基天冬氨酸以及蘇氨酸能夠顯著影響其同源二聚信號,而其跨膜區(qū)序列中出現(xiàn)的常見二聚基元GXXXG則并不影響DAP12的二聚活性。由此我們確認極性殘基間的相互作用是DAP12跨膜區(qū)發(fā)生二聚自組裝的驅動力,D50XXXT54序列構成其二聚界面。2.根據TOXCAT實驗結果,我們先后采用粗�；M方法以及全原子模擬方法對DAP12跨膜區(qū)的野生型及其突變體進行了二聚自組裝的分子動力學研究。通過對比野生型以及突變體的構象變化,同樣發(fā)現(xiàn)了二聚界面上的重要極性殘基D50與T54。DAP12跨膜區(qū)同源二聚體主要采取左手裝配方式,二面交叉角約為20°。我們的實驗結果以及分子動力學模擬結果取得了非常好的一致性,并與膠束中得到的DAP12跨膜區(qū)二聚體NMR結構非常相似。3.隨后,我們同樣采用粗�；M方法以及全原子模擬方法對激活型免疫受體復合物DAP12-NKG2C的跨膜區(qū)自組裝進行了分子動力學研究。通過計算機模擬結果及其他實驗結果,我們對該復合物跨膜區(qū)的NMR結構進行了修正,提出了五個極性殘基構成(包括DAP12二聚體中的一對天冬氨酸以及一對蘇氨酸,以及受體NKG2C中的一個賴氨酸)的相互作用界面。這個五極性殘基結構在該異源三聚體的自組裝過程中形成了穩(wěn)定的靜電網絡,對維持其緊密裝配具有十分重要的作用。此外,我們進一步排除了 DAP12-NKG2C異源三聚體與另一條受體NKG2C鏈結合形成異源四聚體的可能性,并且提出了修運后的復合物DAP 12-NKG2C跨膜區(qū)自組裝的裝配原則。4.最后,我們采用粗�；M方法首次揭示了自然殺傷細胞中的免疫受體復合物DAP12-NKG2C以及脂分子PIP2在能夠形成脂筏結構的混合膜中的定位情況。我們的分子動力學模擬結果首次發(fā)現(xiàn)DAP12-NKG2C復合物的跨膜區(qū)位于非脂筏區(qū),而其胞內區(qū)則通過堿性殘基富集區(qū)以及ITAM區(qū)中的酪氨酸殘基和PIP2的相互作用進入了脂筏區(qū)與非脂筏區(qū)的交界區(qū)。同時通過研究,我們推測PIP2分布于脂筏區(qū)中,并且在DAP12-NKG2C復合物的胞內區(qū)周圍發(fā)生聚集,Ca2+離子能夠調控PIP2與DAP12-NKG2C復合物胞內區(qū)的相互作用從而調節(jié)該復合物的信號轉導。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R3416

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