2010年8月,清華大學生命科學研究院王新泉教授領導的研究組在Nature Immunology在線發(fā)表了題為“Structural insights into the assembly and activation of IL-1beta with its receptors”的文章。
該文章報道了白細胞介素1 beta(interleukin 1beta,IL-1beta)與其受體IL-1RII和IL-1RAcP所組成的三元復合物的晶體結構,結合生化分析,該結構揭示了白細胞介素1beta結合并激活其受體的結構機理。該論文作者包括實驗員王冬立,張森燕,博士研究生劉曦,梅坤榮,以及碩士研究生李良。
IL-1beta是一個重要的促炎細胞因子, 它先與其靶細胞上受體IL-1RI (interleukin-1 receptor type I)結合,然后與輔助受體IL-1RAcP (interleukin-1 receptor accessory protein)作用形成IL-1beta/IL-1RI/IL-1RAcP三元復合物,激活靶細胞內的NF-?B和MAPKs信號通路,從而誘導一系列炎癥相關分子的表達。人體內IL-1beta的作用受到緊密的調控,其中在胞外和細胞膜上的調控作用由IL-1受體拮抗劑(IL-1Ra)和誘餌受體IL-1RII (interleukin-1 receptor type II)所承擔。IL-1Ra能與IL-1RI結合,但不能與IL-1RAcP作用;IL-1RII能與IL-1RI競爭IL-1beta的結合,同時還能夠結合IL-1RAcP形成一個抑制性的IL-1beta/IL-1RII/IL-1RAcP三元復合物,這兩個調控分子對IL-1beta的生物活性起著重要的負調控作用。很長一段時間以來,IL-1beta/IL-1RI是如何結合IL-1RAcP并激活受體復合物是IL-1研究領域一個亟待解決的基本問題,同時IL-1Ra發(fā)揮拮抗作用的結構基礎也不是十分明了。
炎癥反應是典型的固有免疫應答,IL-1beta作用的失調與一系列自身炎癥和自身免疫疾?。ɡ缤达L、類風濕性關節(jié)炎)密切相關,因而該研究成果不僅回答了IL-1研究領域的一個基本問題,同時也為以IL-1beta和其受體相互作用為靶標的藥物設計提供了寶貴的結構信息。
利用在上海光源生物大分子晶體學線站(BL17U)上所收集到的衍射數(shù)據(jù),王新泉課題組解析了IL-1beta,IL-1RII和IL-1RAcP所組成的抑制性三元復合物的3.3埃晶體結構。該研究結果描述了IL-1RAcP的三維空間結構,以及IL-1RAcP是如何與IL-1beta/IL-1RII相互作用的。利用以結構為基礎的定點突變和生化分析,王新泉課題組證明了IL-1beta/IL-1RI和IL-1beta/IL-1RII與IL-1RAcP的結合方式非常相似,從而揭示了IL-1beta結合并激活受體的結構機理。該研究結果還揭示了IL-1Ra發(fā)揮拮抗作用的結構基礎。