Проблема белка. Том 2: Пространственное строения белка - Попов Е.М.
ISBN 5-02-001697-7
Скачать (прямая ссылка):
К представленному выше материалу о Т-лимфоцитах кристаллография белков прямого отношения не имела. В значительной мере поэтому почти все то, что было сказано о функционировании Т-клеток, молекулярных структурах поверхностных белков и их комплексов, природе и побудительных мотивах антитело-антигенных взаимодействий, работе сигнальных систем и регуляторных механизмов носит общий, феноменологический и предположительный характер. Рентгеновские данные о трехмерных структурах мембранных белков и их отдельных доменов, участвующих в функционировании Т-клеточной иммунной системы, начали появляться лишь в 1990-х годах. Поскольку речь идет главным образом о структурах мембранных белков, то использование метода рентгеновской дифракции в клеточной иммунологии сталкивается с большими препаративными трудностями, не в полной мере еще преодоленными. Впрочем, аналогичная ситуация и во всех других направлениях молекулярной биологии, имеющих дело с изучением явлений, протекающих на поверхности клеток. Поэтому при оценке обсуждаемых ниже конкретных результатов рентгеноструктурного анализа следует учитывать, что они означают только обнадеживающее начало широкого проникновения метода в проблематику Т-клеточной иммунологии.
Структура внеклеточного фрагмента корецептора CD8 Т-лимфо-цитов. Белок CD8 обнаружен на поверхности Т-клеток в виде двух форм: дисульфидсвязанных гомодимера а 2 и гетеродимера ар [266]. Обе формы имеют N-концевые внеклеточные домены, которые по аминокислотным последовательностям и структурным особенностям подобны вариабельным доменам иммуноглобулина Ig-V [291, 292]. Схематически гомодимер а2 CD8 представлен на рис. 1.10 [293]. Внеклеточная область CD8 включает 162 остатка, из которых 114 образуют N-концевой иммуноглобулиновый домен, соединенный с трансмемб-
70
рис. 1.10. Схемы рецептора CD4 и гомодимера рецептора CD8 [293]
Каждый большой круг соответствует иммуноглобулиновому домену; маленькие светлые кружки означают потенциальные места О-гликозилирования, а темные — N-глюсозилирования
CD4
CD8
ранным участком цепью из 48 остатков. Внутриклеточная область состоит из высокополярной аминокислотной последовательности, непосредственно взаимодействующей с тирозинкиназой р56. Трехмерная структура большей части внеклеточной полипептидной цепи корецеп-тора человека CD8 протяженностью в 146 остатков (CD8-146) была установлена Д. Лихи, Р. Акселем и У. Хендриксоном с разрешением 2,6 А [293]. Использованные для определения структуры кристаллы имели необходимые размеры и давали удовлетворительную дифракционную картину только после обработки белкового препарата нейрами-нидазой, О-гликозидазой и У8-протеиназой. В найденной структуре CD8-146 общий характер свертывания полипептидной цепи N-концевого домена оказался идентичным вариабельным доменам иммуноглобулина Ig-V. Его пространственная структура также содержит, как видно из рисунка, два антипараллельных (3-складчатых листа из пяти и четырех (3-тяжей, соединенных петлями той же топологии. Два домена фрагмента CD8-146 образуют подобный иммуноглобулину F„ гомодимер с осью симметрии второго порядка. Карты электронной плотности, однако, не позволили, идентифицировать геометрию следующего за N-концевым доменом фрагмента 115-141. Отсутствие в дифракционной картине соответствующих четких рефлексий свидетельствует о неупорядоченном состоянии этого фрагмента в кристалле.
Совместное рассмотрение ставшего известным пространственного строения домена CD8 и установленной ранее П. Бьеркманом и соавт. [294] кристаллографической структуры белка МНС класса I (HLA-A2) выявило наличие стерической и электростатической дополнительности
71
профилей потенциальных поверхностей обоих полипептидов, и позволило воссоздать их невалентный комплекс и сконструировать соответствующую атомную модель. Двойной комплекс был дополнен еще одним участником - Т-клеточным рецептором (TCR), поверхность которого, по-видимому, комплементарна остающемуся вакантным пептидсвязывающему желобу молекулы HLA-A2 клетки-мишени. Таким образом, авторы работы [293] пришли к выводу, что в антителоантигенном комплексе двух клеток домен CD8 и TCR одновременно связаны с одной и той же молекулой МНС-I, а второй домен димера CD8 - с другой молекулой МНС-I. Такая схема взаимодействий рецепторов клетки-киллера с молекулами МНС-I клетки-мишени согласуется с экспериментальными данными, полученными Р. Солтером и соавт. [295].
Структура внеклеточного фрагмента рецептора CD4, содержащего домены 3 и 4. Ранее полагали, что пространственное строение молекул рецепторов CD4 и CD8 близко, а поэтому их взаимодействия с молекулами МНС классов I и II должны оказывать одинаковое воздействие на активацию и развитие Т-лимфоцитов [296]. Однако кристаллографические исследования CD4 [297-300] и CD8 [293] показали, что трехмерные структуры этих белков, во всяком случае во внеклеточной области, существенно отличаются друг от друга. Главные различия касаются следующих двух моментов. Во-первых, N-концевой Ig-V-подобный домен CD4 функционирует в мономерном состоянии, а N-концевой домен CD8 образует F^-подобный гомодимер (рис. 1.10). Во-вторых, структура CD4 во внеклеточной области состоит из четырех, в значительной мере автономных доменов, a CD8 - только из одного домена, который соединен с трансмембранной частью рецептора практически ненаблюдаемым в дифракционной картине и, по-видимому, лабильным участком из 48 аминокислотных остатков. Единственная структурная особенность, присущая как CD4, так и CD8, и отсутствующая в иммуноглобулиновых вариабельных доменах, заключается в большей на 6 аминокислотных остатков длине петли CDR2 (рис. 1.11). Функциональное значение такого локального изменения последовательности остается неясным. Остановимся более подробно на пространственном строении рецептора CD4.
