펩타이드 부하 복합체

Peptide loading complex
PLC 측면도

펩타이드 부하 복합체(PLC)[1]는 단수명의 멀티 서브유닛 막 단백질 복합체로, 소포체(ER)에 위치한다.주요 조직적합성복합체클래스I(MHC-I) 분자에 의한 펩타이드 전위 및 선택을 관장한다.안정적인 펩타이드-MHC I 복합체가 세포 표면에 방출되어 악성 또는 감염된 세포에 대한 T세포 반응을 촉진한다.T세포는 면역원성 또는 비면역원성일 수 있는 활성화된 펩타이드를 인식한다.

개요

PLC 어셈블리는 항원 처리와 관련된 트랜스포터(TAP1 및 TAP2)와 산화환원효소 ERp57, MHC-I 헤테로다이머, 샤페론 타파신과 칼레티쿨린을 포함한 7개의 서브유닛으로 구성됩니다.TAP은 세포질에서 ER의 내강으로 단백질 분해 생성물을 운반하여 MHC-I 분자에 적재합니다.그런 다음 펩타이드-MHC-I 복합체는 분비 경로를 통해 세포 표면으로 이동하며 세포독성 T세포에 항원 부하를 제시한다.

일반적으로 예비 MHC-I 중쇄는 ER의 칼넥신-칼레티쿨린 시스템에 의해 보호된다.MHC-I 중쇄는 β2-마이크로글로불린(β2m)과 함께 항원펩타이드의 수용체로 작용하는 헤테로디머의 집합을 형성한다.빈 MHC-I 헤테로디머는 칼레티쿨린에 의해 모집되어 단수명 고분자 PLC를 형성하고 샤페론 타파신은 MHC-I 분자의 안정화를 더욱 도모한다.또한 ERp57과 타파신은 디술피드 결합체를 형성하며, 타파신은 PLC의 구조적 안정성을 유지함과 동시에 최적의 펩타이드 부하를 촉진하는 데 매우 중요하다.MHC-I 헤테로디머가 펩타이드 편집을 받는 최종 품질 관리 후 안정적인 펩타이드-MHC-I 복합체는 T세포 인식을 위해 세포 표면에 방출된다.PLC는 다양한 MHC-I 동형물을 제공할 수 있으며, 따라서 T 림프구의 분화와 프라이밍, 바이러스 감염과 종양 발달을 제어하는 데 중심적인 역할을 한다.

구조.

지금까지 단립자 전자저온현미경(cryo-EM)을 이용한 인체 PLC 구조만 설명됐다.구조조직은 TAP를 중심으로 의사대칭방향을 갖는 Tapasin, Calreticulin, ERP57 및 MHC-I 분자로 구성되어 있다.PLC 크기는 ER 막의 총 높이가 240 across인 150 150x150 with입니다.두 개의 반대되는 타파신 분자가 PLC에서 중심 도메인을 형성합니다.이 모델에서는 한 분자의 N 말단 면역글로불린 유사 도메인의 잔류물 E225와 두 번째 분자의 N 말단 β-배럴의 짧은 나선 모티브에 위치한 R60이 소금 브릿지 거리에 있다.이러한 잔류물은 턱이 있는 척추동물에서는 보존되지만 조류 PLC에서는 누락된다.이는 조류 PLC에 타파신의 단일 복사본이 존재하며 조류 TAP1에 N-terminal transmembrane domain(TMD0)이 존재하지 않는 것과 일치합니다.마주보는 타파신 분자의 ER-루미널 도메인은 서로 30° 기울어져 막 통과 나선형의 두 막 진입점을 60° 간격으로 위치시킨다.결과적인 도메인 트위스트는 칼레티쿨린 또는 칼넥신의 이합체 타파신 골격의 글리칸 결합을 배제하고 성숙한 타파신만 PLC에 결합할 수 있는 이유를 설명한다.또 하나의 구조적 특징은 전형적인 U자형 구성의 ERP57이 촉매 활성 a 및 a' 도메인을 통해 타파신과 복합된다는 것이다.타파신의 예기치 않은 배향에 의해 트랜스 ERp57의 a' 도메인의 C-말단 확장이 시스 타파신의 C-말단 면역글로불린 유사 도메인과 상호작용하여 잠재적으로 PLC의 안정성을 증가시킨다.

이 저온 전자파 구조는 타파신의 N단자 3β 시트 샌드위치의 높은 가소성을 나타내며, 타파신이 교정 기능을 발휘하기 위해서는 MHC-I의 유연한 체결이 필수적이라는 것을 보여준다.칼레티쿨린은 매우 중요하며 PLC에서 MHC-I의 조립 및 성숙에 크게 의존한다.칼레티쿨린의 구상 렉틴 도메인은 글리칸 결합 부위를 가지고 있으며, 이것은 N-코어 글리코실화 MHC-I가 타파신과 관련되기 전에 모노글루코스 부분을 감지한다.MHC-I의 N86에서 나오는 N-코어 글리칸의 모노글루코실화 분지는 칼레티쿨린의 글리칸 결합 표면에 결합하며, 다른 만노스 분지는 렉틴 β-샌드위치 가장자리의 잔류물 사이에 가까이 있을 가능성이 높다.제안된 칼슘 의존성 지질 감지 활성과 일관되게, 칼레티쿨린의 C 말단 산성 꼬리는 ER-루미널막 리플릿을 가리키며, 여기서 타파신의 C 말단 면역 글로불린 유사 도메인에 근접한다.나머지 PLC 서브유닛에 필수적인 다가 상호작용 코어로 작용하는 타파신의 C말단 면역글로불린 유사 도메인의 중심역할을 강조하였다.두 개의 측면 창을 통해 TAP의 펩타이드 전위 경로 출구와 ER 내강을 연결하는 중심 공동은 ER 상주 아미노펩티드가 편집되기 전에 운반된 펩타이드를 위한 분자 바구니 역할을 할 수 있다.

톡톡 두드리다

TAP은 ABC 트랜스포터 슈퍼패밀리의 TAP1(ABCB2)과 TAP2(ABCB3) 멤버로 이루어진 헤테로다이머 복합체입니다.모든 ABC 트랜스포터의 공통적인 특징은 조직이다. 1) 2개의 막간 도메인(TMD)으로, 2)은 2개의 뉴클레오티드 결합 도메인(NBD)으로.두 분자 내 도메인은 서로 결합되며 ATP 결합이 진행 중일 때 TMD의 구조 변화는 단백질 분해 생성물이 막을 가로질러 이동할 수 있게 한다.TAP는 세포졸에서 생성된 항원펩타이드를 인식하여 ER로 직접 운반하는 반면, 타파신은 MHC-I와 안정적인 복합체를 형성할 수 있는 능력을 가진 펩타이드의 종류를 인식한다.이 과정은 펩타이드 교정 또는 편집으로 알려져 있다.교정을[2] 통해 선택된 펩타이드는 MHC-I 안정성을 향상시키며, 타파신은 면역원성 펩타이드 에피토프 편집에도 기여한다.그러나 최근에야 적응 면역의 핵심 기능인 펩타이드 교정 촉매 메커니즘이 타파신과 TAPBPR(TAP 결합 단백질 관련, 타파신 호몰로그)[3]에 의해 수행된다는 것이 생화학, 생물물리학 및 구조 연구를 통해 입증되었다.

타파신

크레스웰과 동료들은 인간 B 림프아세포의 [4]디기토닌 용해물에서 TAP1 항체로 분리된 복합체에서 48kDa 단백질로 타파신(TAP 관련 당단백질)을 처음 발견했다.타파신은 ER 샤페론과 함께 HC/β2m를 펩타이드 운반체에 [5]결합시킨다.ER에 위치하며, 그 기능은 샤페론 칼레티쿨린 및 ERp57 to TAP과 함께 클래스 I 분자를 결합하는 것을 포함한다.타파신 결핍 세포주와 클래스 I [clarification needed]분자의 단수명 복합체인 파괴된 타파신 유전자를 가진 생쥐에 대한 연구.

Tapasin과 TAP은 Class I 분자의 안정성과 세포독성 [6]T세포에 제시되는 펩타이드의 최적화에 매우 중요하다.TAPBPR이라는 이름의[3] PLC-비의존성 타파신 상동성 단백질은 제2의 MHC-I 특이 펩타이드 교정기 또는 편집기로서의 역할을 할 수 있는 능력을 가지고 있지만, 트랜스막 도메인을 [7]가지고 있지 않은 것으로 확인되었다.MHC-I(중쇄 및 β2 마이크로글로불린)를 사용하는 TAPBPR의 X선 구조에서 알 수 있듯이 Tapasin과[3] TAPBPR은 MHC-I에서 유사한 결합 계면을 공유한다.광분해성 고친화성 펩타이드를 사용하면 연구자들은 안정적인(결합된) MHC-I 분자를 형성할 수 있었고, 이후 광유도 펩타이드의 자외선에 의해 분할된 안정적인[3] TAPBPR 및 MHC-I 복합체를 형성할 수 있었다.

ERP57

Tapasin-ERP57 복합체의 결정구조

ERP57은 [8]ER에 위치한 티올 산화환원효소 계열의 효소이다.ERp57은 펩타이드 부하 [9][10]복합체의 분자 샤페론 칼레티쿨린과의 관련성을 통해 기질에 간접적으로 부착되며, MHC-I 분자 생성 초기 단계에서 유리 MHC-I 중쇄와 관련된다.그 결과 중쇄에서의 디술피드 결합의 형성, 중쇄의 산화적 접힘, 마지막으로 ERp57이 펩타이드를 MHC-I 분자에 부하하고 있다는 사실에 의해 그 기능을 결정한다.

MHC-I

예비 MHC-I 중쇄는 ER의 칼넥신-칼레티쿨린 복합체의 도움을 받아 샤페론을 형성한다.또한 β2-마이크로글로불린(β2m)이 헤테로디머의 중쇄에 부착되어 전체적으로 항원펩타이드의 수용체로서 작용한다.MHC-I 사슬이 비어 있으면 칼레티쿨린에 의해 포집되어 과도 PLC를 형성한다.

PLC로부터의 MHC-I 릴리스

타파신은 정기적으로 MHC-I의 안정화에 역할을 한다.펩타이드 교정 또는 편집을 위해 MHC-I 헤테로디머를 전개한 후에만 안정적인 pMHC-I(펩타이드-MHC-I) 복합체를 세포 표면에 방출하여 바이러스에 감염되거나 악성 종양 세포를 인식 및 파괴한다.일반적으로, 각각의 개별 유기체는 6개의 MHC-I 분자의 컬렉션을 소유합니다.따라서 자가면역 응급상황에서 양립 가능한 기증자는 [citation needed]수용자의 MHC-I 분자와는 별도로 유사한 MHC-I 분자 컬렉션을 소유한 친척이다.

칼레티쿨린

칼레티쿨린(특히 렉틴 유사 도메인)은 MHC-I와 상호작용합니다.P 도메인은 ERP57을 향해 MHC-I 펩타이드 결합 부위를 향한다.이 방향을 통해 타파신이 MHC-I를 부착하고 고정할 수 있습니다.TAP의 이러한 전위는 타파신 및 MHC-I와 같은 표준 막 진입점에 의해 ER 내강으로 개방되는 것을 용이하게 합니다.이 두 가지 진입점은 최적의 펩타이드 부하를 가진 MHC-I의 모집을 촉진하고,[citation needed] 인식을 위해 T 세포 표면에서 MHC-I의 최종 방출을 촉진한다.

레퍼런스

  1. ^ Blees A, Januliene D, Hofmann T, Koller N, Schmidt C, Trowitzsch S, Moeller A, Tampé R (November 2017). "Structure of the human MHC-I peptide-loading complex". Nature. 551 (7681): 525–528. Bibcode:2017Natur.551..525B. doi:10.1038/nature24627. PMID 29107940. S2CID 4447406.
  2. ^ Thomas C, Tampé R (2017). "Proofreading of Peptide-MHC Complexes through Dynamic Multivalent Interactions". Frontiers in Immunology. 8: 65. doi:10.3389/fimmu.2017.00065. PMC 5296336. PMID 28228754.
  3. ^ a b c d Thomas C, Tampé R (November 2017). "Structure of the TAPBPR-MHC I complex defines the mechanism of peptide loading and editing". Science. 358 (6366): 1060–1064. Bibcode:2017Sci...358.1060T. doi:10.1126/science.aao6001. PMID 29025996.
  4. ^ Ortmann B, Androlewicz MJ, Cresswell P (April 1994). "MHC class I/beta 2-microglobulin complexes associate with TAP transporters before peptide binding". Nature. 368 (6474): 864–7. Bibcode:1994Natur.368..864O. doi:10.1038/368864a0. PMID 8159247. S2CID 4268516.
  5. ^ Sadasivan B, Lehner PJ, Ortmann B, Spies T, Cresswell P (August 1996). "Roles for calreticulin and a novel glycoprotein, tapasin, in the interaction of MHC class I molecules with TAP". Immunity. 5 (2): 103–14. doi:10.1016/S1074-7613(00)80487-2. PMID 8769474.
  6. ^ Momburg F, Tan P (October 2002). "Tapasin-the keystone of the loading complex optimizing peptide binding by MHC class I molecules in the endoplasmic reticulum". Molecular Immunology. 39 (3–4): 217–33. doi:10.1016/S0161-5890(02)00103-7. PMID 12200052.
  7. ^ McShan AC, Natarajan K, Kumirov VK, Flores-Solis D, Jiang J, Badstübner M, et al. (August 2018). "Peptide exchange on MHC-I by TAPBPR is driven by a negative allostery release cycle". Nature Chemical Biology. 14 (8): 811–820. doi:10.1038/s41589-018-0096-2. PMC 6202177. PMID 29988068.
  8. ^ Frickel EM, Frei P, Bouvier M, Stafford WF, Helenius A, Glockshuber R, Ellgaard L (April 2004). "ERp57 is a multifunctional thiol-disulfide oxidoreductase". The Journal of Biological Chemistry. 279 (18): 18277–87. doi:10.1074/jbc.M314089200. PMID 14871896.
  9. ^ Oliver JD, Roderick HL, Llewellyn DH, High S (August 1999). "ERp57 functions as a subunit of specific complexes formed with the ER lectins calreticulin and calnexin". Molecular Biology of the Cell. 10 (8): 2573–82. doi:10.1091/mbc.10.8.2573. PMC 25489. PMID 10436013.
  10. ^ Zhang Y, Baig E, Williams DB (May 2006). "Functions of ERp57 in the folding and assembly of major histocompatibility complex class I molecules". The Journal of Biological Chemistry. 281 (21): 14622–31. doi:10.1074/jbc.M512073200. PMID 16567808.