$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
באמצעות השיטות שתוארו לעיל, שעוררנו מסיסים TCR (טבלה 1) ומולקולות pHLA לנהל מעמיק בניתוחים מולקולריים של הכרה gp100 280-288 ידי תאי CD8 + T. מערכת ביטוי החיידק שונה שימש ליצור IBS מסיס לכל שרשרת נפרדת של שני TCRs (שרשראות α ו β) ו pHLAs (שרשרת α ו β2m). שיטה זו יש את היתרון של להיות זול יחסית וקל להקים ומייצרת תשואות גדולות של חלבון (100-500 מ"ג / L של תרבות). כמו כן, החלבונים המסיסים הם יציבים מאוד אם מאוחסנים ב -80 מעלות צלזיוס. לאחר מכן השתמשו בטכניקת refolding וטיהור ומבוססת לייצר חלבונים פונקציונליים, הומוגנית, מסיסים. שיטה זו שימושית ליצירת חלבונים לניסויי biophysical, מבניים והמכשירים סלולריים, כמו גם חומרים כימיים שיכול לשמש לאבחון או רפוי.
-together.within-page = "1"> כאן, השתמשתי חלבונים אלה לבצע ניסויי mutagenesis סריקת אלאנין פני עמוד השדרה פפטיד ומוערך TCR מחייב זיקה באמצעות תהודת plasmon פני השטח (SPR) ניסויים (טבלה 2). assay זה הוכיח בו שאריות של פפטיד היו חשוב ביותר לכריכת TCR. ברזולוציה גבוהה המנתח של זיקות מחייבות שימוש בטכניקה זו הוא מאוד שימושי לקביעת מנגנונים ביולוגיים השולטים אינטראקציות חלבונים, כמו גם לניתוח הזיקה המחייבת של מולקולות טיפוליות.
לאחר מכן, אנו גבשנו TCR המסיס ספציפי מלנומה (PMEL17 TCR) בקומפלקס עם שונה גידול נגזר pHLA (A2-YLE-9V) כדי לחקור את המצב המחייב ברזולוציה אטומית (איורים 1 ו -2 ולוח 3). ניסויים אלה מספקים ראיה ישירה של הממשק המחייב בין שתי מולקולות, providinמידע מפתח g על העקרונות שבבסיס המסדירים את האינטראקציה. בנוסף, אנו ערכנו ניתוח תרמודינמי של האינטראקציה היא באמצעות SPR ו- ITC, חושף את התרומות האנרגטיות שאפשרו מחייב (איורים 3). ניתוחים אלה נתמכו עוד יותר על ידי תיאור ברזולוציה גבוהה של טביעת רגל הקשר בין שני החלבונים (איור 4 ולוח 4).
לאחר מכן, אנו לפתור את המבנים של מולקולות pHLA unligated, הצגת טפסי מוטציה של הפפטיד, חושפים כי מתג מולקולרי יכול להסביר מדוע מוטציות מסוימות בטלו TCR מחייב (איורים 5).
בסך הכל, טכניקות אלה סיפקו נתונים חדשים להדגים את מנגנון המסביר כיצד תאי T מזהים אנטיגן נגזר מלנומה כי הוא מטרה חשובה עבור תרופות נגד סרטן. במובן רחב יותר, טכניקות אלהיכול לשמש כדי לחקור כל אינטראקצית קולטן ליגנד כמעט, בחשיפת מנגנונים ביולוגיים חדשים שעשויים להיות ממוקד עבור מקדמות טיפוליות חדשניות.

איור 1: ניתוח חלקת צפיפות. התוכניות בעמודה השמאליות להשמיט מפות, בה נראית הדוגמנית הייתה מעודנת בהעדר הפפטיד. צפיפות הבדל היא קווים מתארת על 3.0 סיגמא, קווי מתאר חיוביים מוצגים ירוקים, וקווי מתאר שלילי הם אדומים. העמודה הימנית מציגה את המפה שנצפתה 1.0 סיגמא (כפי שמוצגת רשת אפורה סביב ייצוגים מקלים של שרשרות החלבון) לאחר עידון עוקב באמצעות מעצורי סימטריה בלתי crystallographic אוטומטיים מיושמים על ידי REFMAC5. (א) מודל PMEL17 TCR-A2-YLE-9V עם CDR3 TCR לולאות בצבע כחול (שרשרת α) וכתום (שרשרת β) ואת פפטיד בירוק. (ב) מודל A2-YLE עםהפפטיד בצבע ירוק כהה. (ג) מודל A2-YLE-3A עם כתום פפטיד צבעוני (עבור A2-YLE-3A, היו 2 מולקולות ביחידה סימטרית, אך אלה היו כמעט זהים מבחינת מפות להשמיט וצפיפות, כך שרק להעתיק 1 מוצג כאן). (ד) מודל A2-YLE-5A עם ורוד צבעוני פפטיד. הודפס מחדש באישור בהפניה 31. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 2: מבט כולל של TCR PMEL17 בקומפלקס עם A2-YLE-9V. (א) ייצוג קריקטורה של המתחם PMEL17 TCR-A2-YLE-9V. TCR הוא בצבע שחור; לולאות TCR CDR מוצגים (אדום, CDR1α; ירוק כהה, CDR2α; כחול, CDR3α; צהוב, CDR1β; אקווה, CDR2 ^6 ;; כתום, CDR3β); ואת-A HLA * 0201 מתואר באפור. הפפטיד YLE-9V מיוצג על ידי מקלות ירוקים. (ב) שטח ולתקוע ייצוגים של שאריות של CDR PMEL17 TCR לולאות (בצבעים כמו א) כי קשר עם משטח A2-YLE (A2, אפור; YLE-9V, מקלות ירוקים). הקו האלכסוני השחור מציין את זווית המעבר של TCR ביחס לציר הארוך של הפפטיד YLEPGPVTV (46.15 °). (C) טביעת רגל לתקשר של TCR PMEL17 על משטח A2-YLE-9V (A2, אפור); סגול וירוק (משטח ומקלות) מצביעים על-A HLA * 0201 ושאריות YLE, בהתאמה, פונה על ידי TCR gp100. Cut-off של 3.4 Å לאג"ח מימן 4 עבור אנשי קשר ואן דר ואלס. הודפס מחדש באישור ההפניה 31. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 3: ניתוח תרמודינמיים של PMEL17 אינטראקציה TCR-A2-YLE. (א) שיווי משקל מחייב PMEL17 TCR התגובות A2-YLE ב 5, 12, 18, 25, ו -37 מעלות צלזיוס על פני תשעה לעשרה דילולים סדרתי TCR. נתונים גולמיים מצויד SPR (בהנחה 1: 1 לאנגמיור מחייב) מוצגים הבלעה של כל עקומה ושימשו לחישוב K על ו- K את הערכים באמצעות אלגוריתם גלובלי-fit (BIAevaluation 3.1). הטבלה מציגה שיווי משקל מחייב (K D (E)) וקבועים הקינטית מחייב (K D (K) = K off / K on) בכל טמפרטורה. שיווי המשקל מחייב קבוע (K D, מיקרומטר) ערכים חושבו באמצעות התאמה ליניארית (y = (P1x) / (P2 + x)). (ב) הפרמטרים התרמודינמית חושבו על פי המשוואה גיבס-הלמהולץ (ΔG ° = ΔH ° - TΔS °). אנרגיות חינם מחייבות, ΔG ° (ΔG ° = -RTlnK D), היו זממו נגד טמפרטורה (K) באמצעות רגרסיה ליניארית כדי להתאים את המשוואה שלוש פרמטר (y = ΔH ° + ΔCp ° * (x-298) -x * ΔS ° -x * ΔCp ° * ln (x / 298)). אנתלפיה (ΔH °) ואנטרופיה (TΔS °), בעמ '298 K (25 מעלות צלזיוס) מוצגים קלוריות / mol ו חושבו על ידי רגרסיה שאינו ליניארי של הטמפרטורה (K) זממו נגד אנרגיה חופשית (ΔG °). (C) טיטרציה קלוריות איזו תרמים (ITC) מדידות לאינטראקציה PMEL17 TCR-A2-YLE. אנתלפיה (ΔH °) ואנטרופיה (TΔS °), בעמ '298 K (25 מעלות צלזיוס) מוצגים קלוריות / mol. הודפס מחדש באישור בהפניה 31. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

אונג> איור 4: פוקוס לולאות CDR PMEL17 על Pro4 שאריות פפטיד, Val7, ו Thr8. (א) ייצוג סכמטי של הקשר בין הפפטיד YLE-9V ואת שאריות לולאה CDR PMEL17 (בצבעים כמו איור 2 א). המספרים בתחתית בלוח להראות את הקשר המוחלט בין TCR ואת פפטיד. (ב) מגעים בין TCR PMEL17 ואת פפטיד YLE-9V (מקלות ירוקים) מראה את ואן דר קשר ואלס (שחור קווים מקווקווים) ואת קשרי מימן (אדום קווים מקווקווים) שנעשו על ידי TCR CDR3α (הכחול), CDR1β (צהוב) , CDR2β (אקווה), ו CDR3β (כתום) לולאות. בחלונית התחתונה היא מבט מקרוב של המגעים בין YLE Pro4, Val7, ו Thr8, בהתאמה, ושאריות לולאה TCR CDR (מקלות בצבעים כמו באיור 1 א). Cut-off של 3.4 Å לאג"ח מימן 4 עבור אנשי קשר ואן דר ואלס. הודפס מחדש באישור בהפניה 31.rge.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 5: השוואה קונפורמציה של YLE, YLE-3A, ו- A2-YLE-5A פפטידים מוגש ע"י HLA-A * 0201. (א) YLE (מקלות ירוקים כהים) ו YLE-3A (ומקלוני) יישור פפטיד על ידי החפיפה של HLA-A * סליל α1 0201 (קריקטורה אפורה). שאריות ארוזות מצביעים על מוטציה של Glu3 לתוך אלאנין. את ריבועי להראות כיצד החלפת Glu3Ala גורמת לשינוי בעמדה (חץ שחור) של Pro4 שאריות שכן במבנה A2-YLE-3A לעומת מבנה A2-YLE. (ב) YLE (מקלות ירוקים כהים) ו YLE-5A (מקלות ורודים) יישור פפטיד על ידי החפיפה של HLA-A * סליל α1 0201 (קריקטורה אפורה). שאריות התאגרף לציין את המוטציה של גליצין 5 לתוך אלאנין. הודפס מחדש באישור מהתייחסות אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
| 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 |
טבלה 1: יישור של TCR CDR3 אזורים של PMEL17, gp100, MPD, ו 296 TCRs ספציפי gp100. הודפס מחדש באישור בהפניה 31.
| רצף פפטיד | פפטיד | PMEL17 TCR TRAV21 TRBV7-3 זיקה K D | gp100 TCR TRAV17 TRBV19 אפיnity K D |
| YLEPGPVTA | YLE | 7.6 ± 2 מיקרומטר | 26.5 ± 2.3 מיקרומטר |
| YLEPGPVT V | YLE-9V | 6.3 ± 1.2 מיקרומטר | 21.9 ± 2.4 מיקרומטר |
| LEPGPVTA | YLE-1A | 15.9 ± 4.1 מיקרומטר | 60.6 ± 5.4 מיקרומטר |
| י.ל. PGPVTA | YLE-3A | לא מחייב | לא מחייב |
| YLE GPVTA | YLE-4A | 19.7 ± 1.3 מיקרומטר | 144.1 ± 7.8 מיקרומטר |
| YLEP PVTA | YLE-5A | > 1 מ"מ | > 1 מ"מ |
| YLEPG VTA | YLE-6A | 11.4 ± 2.7 מיקרומטר | 954.9 ± 97.8 מיקרומטר |
| YLEPGP ת"א | YLE-7A | 31.1 ± 4 מיקרומטר | 102.0 ± 9.2 מיקרומטר |
| YLEPGPV A A | YLE-8A | 38.1 ± 7.4 מיקרומטר | 121.0 ± 7.5 מיקרומטר |
טבלה 2: ניתוח זיקה (K D) של PMEL17 TCR ו gp100 TCR כדי gp100 280-288 גרסאות פפטיד. הודפס מחדש באישור בהפניה 31.
| פרמטרים | PMEL17 TCR-A2-YLE-9V | A2-YLE | A2-YLE-3A | A2-YLE-5A |
| קוד PDB </ Strong> | 5EU6 | 5EU3 | 5EU4 | 5EU5 |
| סטטיסטיקת מערך נתונים | | | | |
| קבוצת Space | P1 | P1 21 1 | P1 | P1 21 1 |
| פרמטרי תא יחיד (א) | a = 45.52, ב = 54.41, c = 112.12, a = 85.0 °, ב = 81.6 °, G = 72.6 ° | a = 52.81, ב = 80.37, c = 56.06, ב = 112.8 ° | a = 56.08, ב = 57.63, c = 79.93, a = 90.0 °, ב = 89.8 °, G = 63.8 ° | a = 56.33, ב = 79.64, c = 57.74, ב = 116.2 ° |
| מקור קרינה | DIAMOND I03 | DIAMOND I03 | DIAMOND I02 | DIAMOND I02 |
| אורך גל (א) | .9763 | .9999 | .9763 | .9763 |
| צפחותמגוון ברזולוציה אדומה (א) | 51,87 - 2.02 | 45.25 - 1.97 | 43.39 - 2.12 | 43,42 - 1.54 |
| Outer ההחלטה Shell (א) | 2.07 - 2.02 | 2.02 - 1.97 | 2.18 - 2.12 | 1.58 - 154 |
| השתקפות שנצפתה | 128.191 (8.955) | 99.442 (7.056) | 99.386 (7.463) | 244.577 (17.745) |
| השתקפויות ייחודיות | 64.983 (4.785) | 30.103 (2.249) | 49.667 (3.636) | 67.308 (4.962) |
| שלמות (%) | 97.7 (96.7) | 98.5 (99.3) | 97.4 (96.7) | 99.6 (99.9) |
| ריבוי | 2.0 (1.9) | 3.3 (3.1) | 2.0 (2.1) | 3.6 (3.6) |
| I / סיגמא (אני) | 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 מיזוג (%) | 7.8 (39.6) | 9.8 (50.2) | 8.7 (41.6) | 5.0 (53.2) |
| סטטיסטיקת חידוד | | | | |
| רזולוציה (א) | 2.02 | 1.97 | 2.12 | 1.54 |
| אין השתקפויות בשימוש | 61,688 | 28557 | 47,153 | 63,875 |
| אין השתקפות סט Rfree | 3294 | 1526 | 2514 | 3406 |
| R cryst (לא חתוך) (%) | 18.1 | 19.7 | 17.2 | 17.0 |
| R חינם | 22.2 | 25.5 | 21.1 | 20.1 |
| שורש ממוצע סטייה רבועה מן הגיאומטריה אידיאלית | | | | |
| אורכי בונד (א) | 0.018 (0.019) * | 0.019 (0.019) * | 0.021 (0.019) * | 0.018 (0.019) * |
| זוויות בונד (°) | 1.964 (1.939) * | 1.961 (1.926) * | 2.067 (1.927) * | 1.914 (1.936) * |
| בסך הכל לתאם שגיאה (א) | .122 | .153 | .147 | .055 |
| סטטיסטיקת ראמאצ'אנדראן | | | | |
| רוב מועדף | 791 (96%) | 371 (98%) | 749 (99%) | 384 (98%) |
| מוּתָר | 32 (4%) | 6 (2%) | 10 (1%) | 5 (1%) |
| חריג | 2 (0%) | 3 (1%) | 1 (0%) | 2 (0%) |
טבלה 3: הפחתת נתונים ועידון לסטטיסטיקה (החלפה מולקולרית). הודפס מחדש באישור בהפניה 31. הערכים בסוגריים הם עבור פגז הרזולוציה הגבוהה ביותר.
OH| HLA / פפטיד שאריות | שאריות TCR | מס vdW (≤4Å) | H-אג"ח מס (≤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 | |
| Thr8 | βThr31 | 5 | |
| βGln51 | 1 | |
| βPhe97 | 1 | |
| Thr8 N | βIle98 O | 6 | 1 |
Tyr1
לוח 4: PMEL17 TCR-A2-YLE-9V לתקשר טבלה. הודפס מחדש באישור בהפניה 31.