Act1蛋白借助SEFIR结构域介导白介素17免疫信号传递的结构功能研究

The immune signal transduction of IL-17 is an important component of human immune system, which is closely related to inflammatory and autoimmune diseases. The interaction between IL-17 and its receptor IL-17R recruits Act1 protein, then transmits the downstream signal through TRAF6 dependent and independent pathways, and finally activates target gene expression through NF-κB. In this process, the SEFIR domains in both Act1 and IL-17R interact with each other, but the detailed mechanism of this binding is still unclear. In this project, we will solve the crystal structure of Act1-SEFIR domain and the complex structure of Act1-SEFIR/IL-17R-SEFIR, and prove the new discoveries by biochemical and cellular experiments. This project will explain the molecular mechanism of the interaction between Act1 and IL-17R in IL-17 signal transduction at atomic level, and provide structural information to design and develop novel inhibitors and drugs for inflammatory and autoimmune diseases. Thus, our study has an important theoretical value and application prospect.

IL-17传递免疫信号是人体免疫系统的重要组成部分，与炎症和自身免疫疾病的发生发展息息相关。细胞膜上受体IL-17R与IL-17结合后募集Act1蛋白，再分别通过TRAF6依赖与非依赖的两条通路传递下游信号，并最终激活NF-κB开启目的基因表达。其中，Act1上的SEFIR结构域与IL-17R上的SEFIR结构域相互结合发挥生理功能，但是其中细节尚不清楚。在本项目中，我们将分别解析Act1上的SEFIR结构域的单体结构和Act1与IL-17R相互作用中的一对SEFIR结构域结合后的复合物晶体结构，并利用体外生化实验和细胞实验证明结构研究中的新发现。本项目的顺利开展，能够从原子水平上深入阐述Act1结合IL-17R传递IL-17免疫信号的分子机制，从而为阻断此结合的抑制剂的设计和抗炎症和自身免疫疾病的药物研发都提供最为直观的参考依据,具有重要的理论价值和应用前景。

IL-17传递免疫信号是人体免疫系统的重要组成部分，与炎症和自身免疫疾病的发生发展息息相关。其中， Act1上的SEFIR结构域与IL-17R上的SEFIR结构域相互结合传递下游信号，发挥了重要的生理功能。但是，SEFIR结构域的相互作用细节尚不清楚。本项目主要通过研究SEFIR结构域的单体结构，及其相互结合后的复合物结构，解释这个结构域介导蛋白互作和信号传导的分子机制。. 目前，我们已经成功解析了得到了两套高分辨率的SEFIR结构域晶体结构，其中BcSEFIR结构域的晶体结构分辨率为2.0埃，BcSEFIRΔtail结构域的晶体结构分辨率为1.8埃。由于我们解析的是新结构，无法利用分子置换的方法解析相位，因此我们通过制备硒代甲硫氨酸衍生物晶体，并通过收集反常散射数据的方法解析了他们的晶体结构。这两个晶体结构的数据已经投入国际蛋白质晶体学数据库PDB中，PDB号分别为5Y8E和5Y8F。. 通过分析晶体结构，我们有了很多新的发现。我们的晶体结构中能够清楚的看到CC loop和DD loop的构型，证实他们并没有形成“打结”的特殊结构。前人解析得到的SEFIR结构域的结构都是单体蛋白形式，但是我们得到的结构中，清晰的观察到了SEFIR结构域的相互作用，而且是观察得到了两种不同的相互作用模式：非对称结合和对称结合。这两种作用模式是由SEFIR结构域的不同区域介导完成的，而这些区域的关键氨基酸，在Act1蛋白家族中非常保守。更重要的是，SEFIR蛋白的非对称结合模式，赋予了其首尾相接形成纤维状排列结构的可能性，从而很好的解释了Act1蛋白寡聚化的功能特点。此外，我们还通过细胞中进行的突变试验，验证了SEFIR结构域上关键位点介导蛋白互作的重要性。因此，我们得到的各项实验证据揭示了SEFIR结构域介导Act1信号传递的重要结构基础和分子机制，具有较重要的基础研究意义。