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Molekulare Analysen von gp100 280-288 Erkennung durch CD8 + T - Zellen unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren erzeugten wir löslichen TCR (Tabelle 1) und pHLA Moleküle in die Tiefe zu führen. Eine modifizierte E. coli - Expressionssystem wurde verwendet , unlöslich IBs zu erzeugen , sowohl für jede einzelne Kette des TZR (α und β - Ketten) und pHLAs (α - Kette und ß2m). Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass sie relativ billig und einfach einzurichten und große Proteinausbeuten erzeugt (100-500 mg / l Kultur). Auch sind die unlöslichen Proteine sehr stabil, wenn bei -80 ° C gelagert. Wir haben dann ein gut etabliertes Neufaltung und Reinigungstechnik funktionell, homogene, lösliche Proteine zu erzeugen. Dieses Verfahren ist nützlich für die Proteine, die für biophysikalische, strukturellen und zellulären Experimenten sowie Reagenzien erzeugen, die für die Diagnose oder Therapie verwendet werden können.
(Tabelle 2) durchzuführen. Dieser Test zeigte, die in der Peptidreste am wichtigsten waren für die TCR-Bindung. Hochauflösende Analyse der Bindungsaffinitäten dieser Technik sind extrem nützlich für die biologischen Mechanismen zu bestimmen, die Protein-Protein-Wechselwirkungen zu steuern, als auch für die Bindungsaffinität von therapeutischen Molekülen analysiert wird.
Wir kristallisiert dann ein Melanom-spezifischen löslichen TCR (TCR Pmel17) im Komplex mit einem modifizierten tumorderivierten pHLA (A2-YLE-9V) den Bindungsmodus mit atomarer Auflösung (Figuren 1 und 2 und Tabelle 3) , zu untersuchen. Diese Experimente liefern eine direkte Visualisierung der Bindung Schnittstelle zwischen zwei Molekülen, providing die wichtigsten Informationen über die zugrunde liegenden Prinzipien der Interaktion regeln. Wir führten weiterhin eine thermodynamischen Analyse der Interaktion mit beiden SPR und ITC, die energetischen Beiträge enthüllt , die Bindung aktiviert (Abb 3). Diese Analysen wurden weiter unterstützt durch eine hochauflösende Darstellung des Kontakt Fußabdrucks zwischen den beiden Proteinen (Figur 4 und Tabelle 4).
Wir lösten dann die Strukturen der unligierte pHLA Moleküle, mutierte Formen des Peptids präsentiert und enthüllt , dass ein molekularer Schalter erklären könnte , warum bestimmte Mutationen außer Kraft gesetzt TCR - Bindung (Abbildungen 5).
Insgesamt sofern diese Techniken neue Daten den Mechanismus zeigt, zu erklären, wie T-Zellen ein Melanom stammenden Antigen erkennen, dass ein wichtiges Ziel für Anti-Krebs-Therapeutika ist. Allgemeiner gesagt, diese Technikenkann praktisch jeder Rezeptor-Ligand-Wechselwirkung zu untersuchen, verwendet werden, neue biologische Mechanismen aufzudecken, die für neuartige therapeutische Fortschritte ausgerichtet werden könnten.

Abbildung 1: Dichte - Plot - Analyse. Die linke Spalte zeigt auslassen Karten in dem das Modell in Abwesenheit des Peptids verfeinert wurde. Difference Dichte bei 3,0 Sigma konturiert werden positive Konturen in grün dargestellt, und negative Konturen sind rot. Die rechte Spalte zeigt die beobachteten Karte bei 1,0 Sigma (als grauer Masche um Stick Darstellungen der Proteinketten dargestellt) nach anschließender Verfeinerung unter Verwendung einer automatischen nichtkristallographische Symmetrie Beschränkungen, die von REFMAC5 angewendet. (A) Das Modell für Pmel17 TCR-A2-YLE-9V mit dem TCR CDR3 - Schleifen blau gefärbt (α - Kette) und orange (β - Kette) und das Peptid in grün. (B) Das Modell für A2-YLE mitdas Peptid dunkelgrün gefärbt. (C) Das Modell für A2-YLE-3A mit dem orangefarbenen Peptid gefärbt (für A2-YLE-3A gab es zwei Moleküle in der asymmetrischen Einheit, aber diese waren praktisch identisch in Bezug auf wegzulassen und Dichtekarten, so kopieren Sie nur 1 ist hier gezeigt). (D) Das Modell für A2-YLE-5A mit dem Peptid rosa gefärbt. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 2: Überblick über die Pmel17 TCR im Komplex mit A2-YLE-9V. (A) Cartoon Darstellung des Pmel17 TCR-A2-YLE-9V - Komplex. Der TCR ist schwarz gefärbt; TCR CDR-Schleifen dargestellt (rot, CDR1α, dunkelgrün, CDR2α, blau, CDR3α, gelb, CDR1β, aqua, CDR2 ^6 ;; orange, CDR3β); und das HLA-A * 0201 ist in grau dargestellt. Die YLE-9V Peptid wird durch grün-Sticks vertreten. (B) Oberfläche und kleben Darstellungen von Resten der Pmel17 TCR CDR - Schleifen (farbcodiert , wie in A), der A2-YLE Oberfläche berühren (A2, grau; YLE-9V, grün - Sticks). Die schwarze diagonale Linie zeigt den Kreuzungswinkel des TCR in Bezug auf die Längsachse des YLEPGPVTV Peptid (46,15 °). (C) Kontakt Fußabdruck des Pmel17 TCR auf der A2-YLE-9V Oberfläche (A2, grau); violett und grün (Oberfläche und Stöcke) zeigen die HLA-A * 0201 und YLE Reste, die jeweils von der gp100 TCR in Kontakt gebracht. Cut-off von 3,4 Å für Wasserstoffbrückenbindungen und 4 Å für van der Waals-Kontakte. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Referenz 31. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
Abbildung 3: Thermodynamische Analyse des Pmel17 TCR-A2-YLE - Wechselwirkung. (A) Pmel17 TCR Gleichgewichts-Bindungsreaktionen zu A2-YLE bei 5, 12, 18, 25 und 37 ° C über neun bis zehn TCR Reihenverdünnungen. SPR Roh- und angepassten Daten (unter der Annahme 1: 1 Langmuir - Bindung) sind in der Einfügung jeder Kurve gezeigt und wurden verwendet , um K zu berechnen auf und K off - Werte unter Verwendung eines global-Fit - Algorithmus (BIAevaluation 3.1). Die Tabelle zeigt die Gleichgewichtsbindenden (K D (E)) und kinetische Bindungskonstanten (K D (K) = K off / K on) bei jeder Temperatur. Unter Verwendung eines nicht - linearen Anpassung (y = (P1x) / (P2 + x)) Die Gleichgewichtsbindungskonstante (K D, uM) wurden Werte berechnet. (B) Die thermodynamischen Parameter wurden berechnet nach der Gibbs-Helmholtz - Gleichung (& Dgr; G & deg ; = & Dgr; H ° - TΔS °). Die Bindungsenergien, & Delta; G ° (& Dgr; G & deg ; = -RTlnK D) wurden aufgetragen gegen die Temperatur (K) eine nicht - lineare Regression unter Verwendung der Drei-Parameter - Gleichung angepasst (y = & Dgr; H ° + & Delta; Cp * ° (x-298) -x * & Dgr; S ° -x * & Delta; Cp ° * ln (x / 298)). Enthalpie (& Dgr; H & deg;) und der Entropie (TΔS °) bei 298 K (25 ° C) sind in kcal / mol gezeigt und wurden durch eine nicht-lineare Regression der Temperatur (K) aufgetragen gegen die freie Energie (& Dgr; G °) berechnet. (C) Isotherme kalorimetrische Titration (ITC) Messungen für die Pmel17 TCR-A2-YLE Interaktion. Enthalpie (& Dgr; H & deg;) und der Entropie (TΔS °) bei 298 K (25 ° C) sind in kcal / mol dargestellt. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Ong> Abbildung 4: Die Pmel17 CDR-Schleifen Fokus auf Peptidreste Pro4, Val7 und Thr 8. (A) Schematische Darstellung der Kontakte zwischen dem YLE-9V - Peptid und dem Pmel17 CDR - Schleifenreste (farbcodiert , wie in 2A). Die Zahlen am unteren Rand des Paneels zeigen die Gesamt Kontakte zwischen dem TCR und dem Peptid. (B) Kontakte zwischen dem Pmel17 TCR und der YLE-9V - Peptid (grün - Sticks), die die van der Waals - Kontakte (schwarz gestrichelte Linien) und Wasserstoffbrückenbindungen (rot gestrichelte Linien), der durch den TCR CDR3α (blau), CDR1β (gelb) , CDR2β (aqua) und CDR3β (orange) in einer Schleife. In der unteren Platte ist eine enge Sicht auf die Kontakte zwischen YLE Pro4, Val7 und Thr 8 bzw. und TCR CDR-Schleifenreste (Farbe Sticks codiert, wie in Abbildung 1A). Cut-off von 3,4 Å für Wasserstoffbrückenbindungen und 4 Å für van der Waals-Kontakte. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31.rge.jpg "target =" _ blank "> Bitte hier klicken, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.

Abbildung 5: Konformationsänderungen Vergleich von YLE, YLE-3A und A2-YLE-5A Peptide Präsentiert von HLA-A * 0201. (A) YLE (dunkelgrün - Sticks) und YLE-3A (orange - Sticks) Peptid Ausrichtung durch die Überlagerung von HLA-A * 0201 α1 Helix (grau Cartoon). Boxed Reste zeigen die Mutation von Glu3 in einem Alanin. Die Einschübe zeigen, wie die Glu3Ala Substitution eine Verschiebung in der Position bewirkt, dass (schwarzer Pfeil) von Nachbar Rest Pro4 in der A2-YLE-3A-Struktur im Vergleich zu der A2-YLE Struktur. (B) YLE (dunkelgrün - Sticks) und YLE-5A (rosa - Sticks) Peptid Ausrichtung durch die Überlagerung von HLA-A * 0201 α1 Helix (grau Cartoon). Die eingerahmten Reste zeigen die Mutation von Glycin 5 in einem Alanin. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. Bitte klicken Sie hier , um eine größere Version dieser Figur zu sehen.
| TCR | CDR1α | CDR2α | CDR3α | CDR1β | CDR1β | CDR1β |
| Pmel17 | DSAIYN | IQSSQRE | CAVLSSGGSNYKLTFG | SGHTA | FQGTGA | CASSFIGGTDTQYFG |
| gp100 | TSINN | IRSNERE | CATDGDTPLVFG | LNHDA | SQIVND | CASSIGGPYEQYFG |
| KALYS | LLKGGEQ | CGTETNTGNQFYFG | SGHDY | FNNNVP | CASSLGRYNEQFFG |
| 296 | DSASNY | IRSNVGE | CAASTSGGTSYGKLTFG | MNHEY | SMNVEV | CASSLGSSYEQYFG |
Tabelle 1: Ausrichtung der TCR CDR3 Regionen Pmel17, gp100, MPD und 296 gp100-spezifischen TZR. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31.
| Peptidsequenz | Peptid | Pmel17 TCR TRAV21 TRBV7-3 Affinity K D | gp100 TCR TRAV17 TRBV19 Affischaft K D |
| YLEPGPVTA | YLE | 7,6 ± 2 uM | 26,5 ± 2,3 uM |
| YLEPGPVT V | YLE-9V | 6,3 ± 1,2 & mgr; M | 21,9 ± 2,4 uM |
| Ein LEPGPVTA | YLE-1A | 15,9 ± 4,1 uM | 60,6 ± 5,4 & mgr; M |
| YL A PGPVTA | YLE-3A | Keine Bindung | Keine Bindung |
| YLE A GPVTA | YLE-4A | 19,7 ± 1,3 & mgr; M | 144,1 ± 7,8 uM |
| YLEP A PVTA | YLE-5A | > 1 mM | > 1 mm |
| YLEPG A VTA | YLE-6A | 11,4 ± 2,7 & mgr; M | 954,9 ± 97,8 & mgr; M |
| YLEPGP A TA | YLE-7A | 31,1 ± 4 uM | 102,0 ± 9,2 uM |
| YLEPGPV A A | YLE-8A | 38,1 ± 7,4 & mgr; M | 121,0 ± 7,5 uM |
Tabelle 2: Affinity Analyse (K D) von Pmel17 TCR und gp100 TCR 280-288 Peptidvarianten zu gp100. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31.
| Parameter | Pmel17 TCR-A2-YLE-9V | A2-YLE | A2-YLE-3A | A2-YLE-5A |
| PDB - Code </ Strong> | 5EU6 | 5EU3 | 5EU4 | 5EU5 |
| Dataset Statistiken | | | | |
| Raumgruppe | P1 | P1 21 1 | P1 | P1 21 1 |
| Einheitszellparameter (Å) | a = 45,52, b = 54,41, c = 112,12, a = 85,0 °, b = 81,6 °, g = 72,6 ° | a = 52,81, b = 80,37, c = 56,06, b = 112,8 ° | a = 56,08, b = 57,63, c = 79,93, a = 90,0 °, b = 89,8 °, g = 63,8 ° | a = 56,33, b = 79,64, c = 57,74, b = 116,2 ° |
| Die Strahlungsquelle | DIAMOND I03 | DIAMOND I03 | DIAMOND I02 | DIAMOND I02 |
| Wellenlänge (Å) | 0,9763 | 0,9999 | 0,9763 | 0,9763 |
| measurot Auflösungsbereich (Å) | 51,87-2,02 | 45,25-1,97 | 43,39-2,12 | 43,42-1,54 |
| Äußere Resolution Shell (Å) | 2,07-2,02 | 2,02-1,97 | 2,18-2,12 | 1,58-154 |
| Reflexion beobachtet | 128.191 (8955) | 99.442 (7056) | 99.386 (7463) | 244.577 (17.745) |
| Einzigartige Reflexionen | 64.983 (4785) | 30.103 (2249) | 49.667 (3636) | 67.308 (4962) |
| Vollständigkeits (%) | 97,7 (96,7) | 98,5 (99,3) | 97,4 (96,7) | 99,6 (99,9) |
| Vielzahl | 2,0 (1,9) | 3,3 (3,1) | 2.0 (2.1) | 3.6 (3.6) |
| I / Sigma (I) | 5,5 (1,9) | 7,2 (1,9) | 6,7 (2.3) | 13 (2.3) |
| Rpim (%) | 5.7 (39.8) | 8,8 (44,7) | 8,7 (41,6) | 4,5 (35,4) |
| R merge (%) | 7,8 (39,6) | 9.8 (50.2) | 8,7 (41,6) | 5,0 (53,2) |
| Refinement Statistiken | | | | |
| Auflösung (a) | 2.02 | 1,97 | 2.12 | 1,54 |
| Keine Reflexionen verwendet | 61688 | 28557 | 47153 | 63875 |
| Keine Reflexion in Rfree Set | 3294 | 1526 | 2514 | 3406 |
| R Kri (kein Cut-off) (%) | 18.1 | 19.7 | 17.2 | 17.0 |
| R frei | 22.2 | 25.5 | 210,1 | 20.1 |
| Mittlere quadratische Abweichung von der idealen Geometrie | | | | |
| Bindungslängen (Å) | 0,018 (0,019) * | 0,019 (0,019) * | 0,021 (0,019) * | 0,018 (0,019) * |
| Bindungswinkel (°) | 1.964 (1.939) * | 1,961 (1,926) * | 2,067 (1,927) * | 1,914 (1,936) * |
| Insgesamt Koordinatenfehler (Å) | 0,122 | 0,153 | 0,147 | 0,055 |
| Ramachandran Statistiken | | | | |
| Meistbegünstigungs | 791 (96%) | 371 (98%) | 749 (99%) | 384 (98%) |
| Dürfen | 32 (4%) | 6 (2%) | 10 (1%) | 5 (1%) |
| Ausreißer | 2 (0%) | 3 (1%) | 1 (0%) | 2 (0%) |
Tabelle 3: Datenreduktion und Refinement Statistik (molekularen Ersatz). Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31. Die Werte in Klammern sind für die höchste Auflösung Shell.
OH| HLA / Peptid - Rest | TCR - Rest | Nein . VdW (≤4Å) | Nein . H-Brücken (≤3.4Å) |
| Gly62 | αGly98 | 3 | |
| αSer99 | 1 | |
| Arg65 | αSer99 | 2 | |
| Arg65 O | αAsn100 Nδ2 | 2 | 1 |
| Arg65 NH1 | βAsp58 Oδ2 | | 1 |
| βSer59 | 8 | |
| Lys66 | αGly98 | 1 | |
| αSer99 | 4 | |
| αAsn100 | 4 | |
| Ala69 | αAsn100 | 2 | |
| βAla56 | 2 | |
| Gln72 Nε2 | βGln51 O | 3 | 1 |
| βGly54 | 7 | |
| βAla55 | 1 | |
| Thr73 | βGln51 | 1 | |
| Val76 | βGln51 | 3 | |
| βGly52 | 2 | |
| Lys146 | βPhe97 | 3 | |
| βIle98 | 3 | |
| Ala150 | βIle98 | 1 | |
| βAsp102 | 3 | |
| Val152 | βIle98 | 1 | |
| Glu154 | αTyr32 | 1 | |
| Gln155 N | αTyr32 OH | 4 | 1 |
| Gln155 Oε1 | βThr101 N | 10 | 1 |
| αGly97 O | 1 | 1 |
| αGly98 | 1 | |
| αSer96 | 1 | |
| Glu3 | αTyr101 | 1 | |
| Pro4 | αSer96 | 1 | |
| αSer99 | 1 | |
| αAsn100 | 4 | |
| Pro4 O | αTyr101 N | 14 | 1 |
| Gly5 | αTyr101 | 3 | |
| βGly100 | 2 | |
| Val7 | βIle98 | 7 | |
| βGly99 | 2 | |
| βGly100 | 2 | |
| Thr 8 | βThr31 | 5 | |
| βGln51 | 1 | |
| βPhe97 | 1 | |
| Thr 8 N | βIle98 O | 6 | 1 |
Tyr 1
Tabelle 4: Pmel17 TCR-A2-YLE-9V Kontakttabelle. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 31.