Crystal Structure of Staphylococcal Enterotoxin I (SEI) in Complex with a Human Major Histocompatibility Complex Class II Molecule
Creators
- 1. University of Buenos Aires
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. Biotechnology Institute
Description
Superantigens are bacterial or viral proteins that elicit massive T cell activation through simultaneous binding to major histocompatibility complex (MHC) class II and T cell receptors. This activation results in uncontrolled release of inflammatory cytokines, causing toxic shock. A remarkable property of superantigens, which distinguishes them from T cell receptors, is their ability to interact with multiple MHC class II alleles independently of MHC-bound peptide. Previous crystallographic studies have shown that staphylococcal and streptococcal superantigens belonging to the zinc family bind to a high affinity site on the class II β-chain. However, the basis for promiscuous MHC recognition by zinc-dependent superantigens is not obvious, because the β-chain is polymorphic and the MHC-bound peptide forms part of the binding interface. To understand how zinc-dependent superantigens recognize MHC, we determined the crystal structure, at 2.0Å resolution, of staphylococcal enterotoxin I bound to the human class II molecule HLA-DR1 bearing a peptide from influenza hemagglutinin. Interactions between the superantigen and DR1 β-chain are mediated by a zinc ion, and 22% of the buried surface of peptide·MHC is contributed by the peptide. Comparison of the staphylococcal enterotoxin I·peptide·DR1 structure with ones determined previously revealed that zinc-dependent superantigens achieve promiscuous binding to MHC by targeting conservatively substituted residues of the polymorphic β-chain. Additionally, these superantigens circumvent peptide specificity by engaging MHC-bound peptides at their conformationally conserved N-terminal regions while minimizing sequence-specific interactions with peptide residues to enhance cross-reactivity. Superantigens are bacterial or viral proteins that elicit massive T cell activation through simultaneous binding to major histocompatibility complex (MHC) class II and T cell receptors. This activation results in uncontrolled release of inflammatory cytokines, causing toxic shock. A remarkable property of superantigens, which distinguishes them from T cell receptors, is their ability to interact with multiple MHC class II alleles independently of MHC-bound peptide. Previous crystallographic studies have shown that staphylococcal and streptococcal superantigens belonging to the zinc family bind to a high affinity site on the class II β-chain. However, the basis for promiscuous MHC recognition by zinc-dependent superantigens is not obvious, because the β-chain is polymorphic and the MHC-bound peptide forms part of the binding interface. To understand how zinc-dependent superantigens recognize MHC, we determined the crystal structure, at 2.0Å resolution, of staphylococcal enterotoxin I bound to the human class II molecule HLA-DR1 bearing a peptide from influenza hemagglutinin. Interactions between the superantigen and DR1 β-chain are mediated by a zinc ion, and 22% of the buried surface of peptide·MHC is contributed by the peptide. Comparison of the staphylococcal enterotoxin I·peptide·DR1 structure with ones determined previously revealed that zinc-dependent superantigens achieve promiscuous binding to MHC by targeting conservatively substituted residues of the polymorphic β-chain. Additionally, these superantigens circumvent peptide specificity by engaging MHC-bound peptides at their conformationally conserved N-terminal regions while minimizing sequence-specific interactions with peptide residues to enhance cross-reactivity. Superantigens (SAGs) 4The abbreviations used are: SAG, superantigen; SEI, staphylococcal enterotoxin I; TCR, T cell receptor; TSST-1, toxic shock syndrome toxin-1; SPE, streptococcal pyrogenic exotoxin; CDR, complementarity-determining region; HA, influenza virus hemagglutinin; MHC, major histocompatibility complex; MBP, myelin basic protein.4The abbreviations used are: SAG, superantigen; SEI, staphylococcal enterotoxin I; TCR, T cell receptor; TSST-1, toxic shock syndrome toxin-1; SPE, streptococcal pyrogenic exotoxin; CDR, complementarity-determining region; HA, influenza virus hemagglutinin; MHC, major histocompatibility complex; MBP, myelin basic protein. are a class of disease-causing and immunostimulatory proteins of bacterial or viral origin with the ability to activate up to 20% of all T cells, as compared with on the order of only 0.001% of T cells for conventional peptide antigens (hence the term "superantigen") (1Scherer M.T. Ignatowicz L. Winslow G.M. Kappler J.W. Marrack P. Annu. Rev. Cell Biol. 1993; 9: 101-128Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar, 2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 435-466Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). SAGs activate T cells by simultaneously binding T cell receptors (TCRs) and MHC class II molecules, resulting in the massive release of inflammatory cytokines, such as interleukin-1, interleukin-2, tumor necrosis factor-α, and tumor necrosis factor-β (1Scherer M.T. Ignatowicz L. Winslow G.M. Kappler J.W. Marrack P. Annu. Rev. Cell Biol. 1993; 9: 101-128Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar). These host cytokines are believed to be responsible for the most severe consequences of SAG intoxication, including capillary leak, renal failure, acute respiratory distress, and death (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar). The best-characterized group of SAGs belongs to the pyrogenic toxin SAG family, which currently numbers 22 members produced by Staphylococcus aureus and Streptococcus pyogenes (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar, 4Sundberg E.J. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. Opin. Immunol. 2002; 14: 36-44Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar). These toxins include staphylococcal enterotoxins A through M (SEA to SEM, except there is no F), staphylococcal toxic shock syndrome toxin-1 (TSST-1), streptococcal superantigen (SSA), streptococcal mitogenic exotoxin Z (SMEZ), and streptococcal pyrogenic exotoxins A (SPEA), SPEC, SPEG, SPEH, and SPEJ (5Bohach G.A. Fast D.J. Nelson R.D. Schlievert P.M. Crit. Rev. Microbiol. 1990; 17: 251-272Crossref PubMed Scopus (410) Google Scholar, 6Kotb M. Curr. Opin. Microbiol. 1998; 1: 56-65Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar, 7Dinges M.M. Orwin P.M. Schlievert P.M. Clin. Microbiol. Rev. 2000; 13: 16-34Crossref PubMed Scopus (1276) Google Scholar, 8McCormick J.K. Schlievert P.M. Fischetti V. Novick R. Ferretti J. Portnoy D. Rood J. Gram Positive Pathogens. American Society for Microbiology, Washington, D. C.2000: 43-52Google Scholar). These proteins are among the most potent pyrogens known and are capable of inducing toxic shock syndrome, an acute onset illness characterized by high fever and hypotension that can lead to multiple organ failure and lethal shock (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar). Because of their extreme virulence and the ease with which they can be produced and disseminated, bacterial SAGs have been identified as category B agents of bioterrorism by the U. S. Centers for Disease Control and Prevention. 5Bioterrorism Agents/Diseases, U. S. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA.5Bioterrorism Agents/Diseases, U. S. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA. All known bacterial SAGs share a characteristic three-dimensional structure consisting of an N-terminalβ-barrel domain and a C-terminal β-grasp domain (2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 435-466Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). Despite this common architecture, the complexes formed between SAGs and MHC molecules are structurally diverse, considerably more so than SAG·TCR complexes (4Sundberg E.J. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. Opin. Immunol. 2002; 14: 36-44Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar) Thus, x-ray crystallographic and binding studies have shown that MHC class II molecules possess two independent binding sites for bacterial SAGs: 1) a low affinity site (KD ∼ 10–5 m) on the conserved α-chain; and 2) a zinc-dependent, high affinity site (KD ∼ 10–7 m) on the polymorphic β-chain. Based on sequence analysis, SAGs may be divided into three groups according to how they bind MHC: 1) those that bind only the MHC α-chain through the low affinity site (SEB, SEC1–3, SEG, TSST-1, SPEA, SSA); 2) those that bind only the MHC β-chain through the zinc-dependent, high affinity site (SEH, SEI, SEJ, SEK, SEL, SEM, SPEC, SPEG, SPEH, SPEJ, SMEZ); and 3) those that cross-link two MHC molecules by simultaneously binding the α-chain of one MHC and the β-chain of another MHC through the low and high affinity sites, respectively (SEA, SED, SEE). A unique feature of bacterial SAGs, which is a major contributor to their toxicity, is the ability of individual SAGs to bind different MHC class II molecules, largely irrespective of the sequence of the MHC-bound peptide. In this way, SAGs maximize TCR-MHC interactions and the resulting T cell activation. For SAGs such as SEB and SEC3, which bind to the low affinity site on the class II α-chain, recognition of multiple MHC alleles by a single toxin is readily explained by crystal structures of these SAGs bound to HLA-DR1, a human class II molecule (10Jardetzky T.S. Brown J.H. Gorga J.C. Stern L.J. Urban R.G. Chi Y.I. Stauffacher C. Strominger J.L. Wiley D.C. Nature. 1994; 368: 711-718Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar, 11Sundberg E.J. Andersen P.S. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Camb.). 2003; 11: 1151-1161Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (22) Google Scholar). In these complexes, the N-terminal domain of SEB or SEC3 contacts the α1 domain of DR1, away from the peptide-binding groove. Because the DR α-chain is nonpolymorphic and because the SAG does not contact the MHC-bound peptide, the result is promiscuous MHC recognition. By contrast, the structural basis for cross-recognition of MHC by zinc-dependent SAGs is much less apparent, despite the available structures of two such SAGs, SEH and SPEC, bound to HLA-DR1 and HLA-DR2a, respectively (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). In these complexes, the C-terminal domain of the SAG contacts the β1 domain of HLA-DR, which is polymorphic, as well as the MHC-bound peptide. Indeed, the peptide accounts for ∼25% of the surface area of the MHC molecule buried by SEH or SPEC, similar to TCR·peptide·MHC complexes, in which the TCR exhibits exquisite specificity for both peptide and MHC (14Rudolph M.G. Stanfield R.L. Wilson I.A. Annu. Rev. Immunol. 2006; 24: 419-466Crossref PubMed Scopus (892) Google Scholar). To better understand MHC recognition by zinc-dependent SAGs, we determined the crystal structure of staphylococcal enterotoxin I (SEI) bound to HLA-DR1 bearing a peptide from influenza virus hemagglutinin (HA-(306–318)). SEI, which is encoded in the egc operon of S. aureus (15Jarraud S. Peyrat M.A. Lim A. Tristan A. Bes M. Mougel C. Etienne J. Vandenesch F. Bonneville M. Lina G. J. Immunol. 2001; 166: 669-677Crossref PubMed Scopus (422) Google Scholar), is associated with both menstrual and nonmenstrual toxic shock syndrome, in addition to food poisoning (16Banks M.C. Kamel N.S. Zabriskie J.B. Larone D.H. Ursea D. Posnett D.N. J. Infect. Dis. 2003; 187: 77-86Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar) and various veterinary diseases (17Omoe K. Ishikawa M. Shimoda Y. Hu D.L. Ueda S. Shinagawa K. J. Clin. Microbiol. 2002; 40: 857-862Crossref PubMed Scopus (307) Google Scholar). Comparison of the SEI·HA·HLA-DR1 structure with those of SEH and SPEC bound to MHC class II (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar) reveals how zinc-dependent SAGs circumvent peptide specificity and how they target key residues of the polymorphic class II β-chain to achieve promiscuous binding to peptide·MHC. Expression and Purification of SEI—The sei gene was cloned and expressed in Escherichia coli as described previously (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). Briefly, sei from clinically isolated S. aureus strain Fc30 (AAX84810) was cloned into the BamHI/EcoRI cloning site of the bacterial expression vector pET32a. 3C, which encodes thioredoxin and a 3C protease recognition sequence (19Walker P.A. Leong L.E. Ng P.W. Tan S.H. Waller S. Murphy D. Porter A.G. Bio/Technology. 1994; 12: 601-605Crossref PubMed Scopus (134) Google Scholar) directly upstream of the BamHI site. Six histidine-encoding triplets were grafted onto the 3′ terminus of the sei gene to facilitate purification of the thioredoxin-SEI fusion protein. For expression, transformed Origami (DE3) cells (Novagen) were grown at 30 °C in LB medium containing 100 μg/ml ampicillin and 30 μg/ml chloramphenicol. Bacteria were induced with 0.1 mm isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside at an absorbance of 1.0 at 600 nm. After induction, the cultures were incubated for 4 h with constant shaking. SEI was expressed as a soluble cytoplasmic fusion protein (20Langley R. Wines B. Willoughby N. Basu I. Proft T. Fraser J. J. Immunol. 2005; 174: 2926-2933Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar). The protein was purified using a Ni2+ chelate adsorbent (Qiagen), cleaved with 3C protease (kindly provided by Dr. R. Langley) and resubjected to Ni2+ affinity chromatography to separate SEI from thioredoxin. SEI was further purified using a Mono S cation exchange column (Amersham Biosciences). Expression and Purification of HLA-DR1—HLA-DR1 was produced by in vitro folding from bacterial inclusion bodies as described (21Frayser M. Sato A.K. Xu L. Stern L.J. Protein Expr. Purif. 1999; 15: 105-114Crossref PubMed Scopus (87) Google Scholar). Briefly, plasmids encoding the HLA-DR1 α-chain (DRA*0101) and β (DRB1*0101) chain were transformed separately into E. coli BL21(DE3) cells (Stratagene). Bacteria were grown at 37 °C to an absorbance of 0.6–0.7 at 600 nm, and 1 mm isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside was added. Inclusion bodies were washed extensively and the subunits purified under denaturing and reducing conditions using an HQ50 anion exchange column (PerSeptive Biosystems). Yields of DR1 α- and β-subunits were 16 and 20 mg/liter of culture medium, respectively. Purified subunits were diluted dropwise with constant stirring to a final concentration of 50 μg/ml into a folding solution of 20 mm Tris-HCl (pH 8.5), 25% (w/v) glycerol, 0.5 mm EDTA, 3 mm reduced glutathione, and 0.3 mm oxidized glutathione and kept at 4 °C for 2 days in the presence of 1 μm HA-(306–318) peptide (PKYVKQNTLKLAT). Recombinant HA·HLA-DR1 was purified from the folding mixture using a Mono Q anion exchange column (Amersham Biosciences) equilibrated with 20 mm Tris-HCl (pH 8.0) and developed with a linear NaCl gradient. The protein eluted as a single peak at 0.15 m NaCl. Crystallization and Data Collection—HLA-DR1·HA and SEI were premixed in a 1:1 molar ratio, and the complex was purified with a Superdex S-200 column (Amersham Biosciences) prior to crystallization. Crystals were grown at room temperature in hanging drops by mixing 1 μl of protein solution at 10 mg/ml in 10 mm Hepes and 15 mm NaCl (pH 7.5) with 1 μlof reservoir solution containing 10% (v/v) dioxane, 1.2 mm (NH4)2SO4, and 100 mm Hepes (pH 7.5). Large, but twinned, pyramidal crystals grew over a period of 2 weeks. Single crystals were obtained by microseeding at a protein concentration of 7 mg/ml. For data collection, crystals were cryoprotected by brief soaking in mother liquor containing 15% (v/v) glycerol and flash-cooled in a nitrogen stream. X-ray diffraction data to 2.0 Å resolution were recorded in-house at 110 K using an R-axis IV2+ image plate detector equipped with Osmic mirrors and mounted on a Rigaku rotating anode Cu-Kα x-ray generator. The data were processed and scaled with CrystalClear (22Pflugrath J.W. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1999; 55: 1718-1725Crossref PubMed Scopus (1410) Google Scholar). Data collection statistics are summarized in Table 1.TABLE 1Data collection and structure refinement statisticsData collectionResolution range (Å)40.0-2.0Space groupC2Cell parameters (Å, °)a = 150.40, b = 99.93, c = 72.92 β = 92.0Unique reflectionsaValues in parentheses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å).72,148 (7089)Completeness (%)aValues in parentheses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å).99.2 (98.0)Rmerge (%)aValues in parentheses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å).,bRmerge = Σ|Ij — 〈I 〉|ΣIj, where Ij is the intensity of an individual reflection and 〈I 〉 is the average intensity of that reflection.7.5 (37.8)I/σ(I)9.7 (3.3)Redundancy4.05 (3.93)RefinementResolution range (Å)40.0-2.0Rcryst (%)cRcryst = Σ∥Fo| — |Fc∥|Σ|Fo|, where Fc is the calculated structure factor. Rfree is same as for Rcryst but is calculated for a randomly selected 4.0% of reflections not included in the refinement.21.3Rfree (%)cRcryst = Σ∥Fo| — |Fc∥|Σ|Fo|, where Fc is the calculated structure factor. Rfree is same as for Rcryst but is calculated for a randomly selected 4.0% of reflections not included in the refinement.25.2No. of reflections used69,190No. of reflections in Rfree set2,949No. of non-hydrogen protein atoms4,859No. of SO42- ions4No. of Zn2+ ions1No, of Hepes molecules1No. of dioxane molecules2No. of water molecules460r.m.s. deviation bond lengths (Å)dr.m.s., root mean square.0.012r.m.s. deviation bond angles (°)dr.m.s., root mean square.1.45Average temperature factors (Å2)Protein main chain atoms33.6Protein side chain atoms34.2Waters35.6Temperature factor from Wilson plot (Å2)29.4Ramachandran plot statisticsMost favored (%)90.8Additional allowed (%)8.8Generously allowed (%)0.4a Values in parentheses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å).b Rmerge = Σ|Ij — 〈I 〉|ΣIj, where Ij is the intensity of an individual reflection and 〈I 〉 is the average intensity of that reflection.c Rcryst = Σ∥Fo| — |Fc∥|Σ|Fo|, where Fc is the calculated structure factor. Rfree is same as for Rcryst but is calculated for a randomly selected 4.0% of reflections not included in the refinement.d r.m.s., root mean square. Open table in a new tab Structure Determination and Refinement—The structure of the SEI·HA·HLA-DR1 complex was solved by molecular replacement using Phaser (23McCoy A.J. Grosse-Kunstleve R.W. Storoni L.C. Read R.J. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 2005; 61: 458-464Crossref PubMed Scopus (1590) Google Scholar). The search models consisted of SEA (24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996; 271: 2212-2216Google Scholar) (Protein Data Bank accession code 1SXT) and HA-(306–318)·HLA-DR1 (25Stern L. Brown J. Jardetzky T. Gorga J. Urban R. Strominger J. Wiley D. Nature. 1994; 368: 215-221Crossref PubMed Scopus (1431) Google Scholar) (1DLH). Only one SEI·HA·HLA-DR1 complex molecule was found in the asymmetric unit, corresponding to a Matthews coefficient of 3.72 (solvent content ∼67%). The molecular replacement solution was refined with Refmac 5.2 (26Murshudov G.N. Vagin A.A. Dodson E.J. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1999; 53: 240-255Crossref Scopus (13708) Google Scholar), and the model was adjusted manually with XtalView (27McRee D.E. J. Struct. Biol. 1999; 125: 156-165Crossref PubMed Scopus (2016) Google Scholar) based on σA-weighted Fo – Fc and 2Fo – Fc electron density maps. TLS parameters were refined as well as temperature (B) factors. The final model comprises residues 4–216 of SEI, 4–181 of DR1-α, 1–190 of DR1-β, and 306–318 of HA and 460 water molecules. The model also contains one zinc ion, four sulfate ions, two dioxane molecules, and one Hepes molecule, resulting in a final Rcryst of 21.3% and Rfree of 25.2% at 2.0 Å resolution. The quality of the model was examined with PROCHECK (28Laskowski R. Moss D. Thornton J. J. Mol. Biol. 1993; 231: 1049-1067Crossref PubMed Scopus (1071) Google Scholar) and Molprobity (29Davis I.W. Murray L.W. Richardson J.S. Richardson D.C. Nucleic Acids Res. 2004; 32: W615-W619Crossref PubMed Scopus (791) Google Scholar). Refinement statistics are summarized in Table 1. Atomic coordinates and structure factors for the SEI·HA·HLA-DR1 complex have been deposited in the Protein Data Bank under accession code 2G9H. Overview of the Complex—The structure of SEI bound to HA-(306–318)·HLA-DR1 was determined by molecular replacement to 2.0 Å resolution (Table 1). The overall structure of the complex is shown in Fig. 1A. All residues in the interface between SAG and MHC molecules show unambiguous electron density. In addition, all SEI residues are well defined, including those forming the β4-β5 loop (see below). In the complex, all contacts made by SEI are to the DR1 β-chain and HA peptide; there are no interactions between the DR1 α-chain and the SAG. The β-grasp motif of the C-terminal portion of SEI contacts the α-helix of the β1 domain of HLA-DR1, as well as the N-terminal portion of HA-(306–318) (Fig. 1B). The interaction between SEI and the DR1 β-chain is mediated in part by a zinc ion, for which identity was confirmed by atomic absorption spectroscopy (data not shown). The importance of Zn2+ to complex stabilization is supported by the finding that the addition of EDTA abolishes binding of SEI to HLA-DR1 in solution (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). However, the occupancy of Zn2+ in the crystal is surprisingly low. In the final refined model, its occupancy was set to 0.3, which gave a temperature factor of 30.7 Å2, very close to the average main chain atom B-value of 33.6 Å2 for the protein molecules (Table 1). The low zinc occupancy could be explained by traces of EDTA in the protein solution used for crystallization, because EDTA was present throughout the preparation of HLA-DR1 except at the final dialysis stage. Residual EDTA could have stripped Zn2+ from SEI, either before or after crystal formation. Although EDTA eliminates detectable binding of SEI to HLA-DR1 during gel filtration (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar), it is likely that the SAG retains some affinity for MHC, even in the absence of Zn2+. Under the high protein concentrations in crystallization drops, low affinities often suffice for co-crystallization. Alternatively, even if each complex molecule in the crystal initially contained Zn2+, its partial removal by EDTA would not necessarily disrupt the SEI·HA·DR1 complex, because lattice contacts could compensate for reductions in affinity. Conformation of the β4-β5 Loop and Implications for TCR Binding—In nearly all previously reported SAG structures, both free and bound to MHC or TCR ligands, little or no electron density could be observed for residues connecting β-strands 4 and 5 of the N-terminal domain (10Jardetzky T.S. Brown J.H. Gorga J.C. Stern L.J. Urban R.G. Chi Y.I. Stauffacher C. Strominger J.L. Wiley D.C. Nature. 1994; 368: 711-718Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar, 24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996; 271: 2212-2216Google Scholar, 30Schad E.M. Zaitseva I. Zaitsev V.N. Dohlsten M. Kalland T. Schlievert P.M. Ohlendorf D.H. Svensson L.A. EMBO J. 1995; 14: 3292-3301Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar, 31Fields B.A. Malchiodi E.L. Li H. Ysern X. Stauffacher C.V. Schlievert P. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Nature. 1996; 384: 188-192Crossref PubMed Scopus (255) Google Scholar, 32Sundberg E. Jardetzky T. Nat. Struct. Biol. 1999; 6: 123-129Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 33Li H. Llera A. Tsuchiya D. Leder L. Ysern X. Schlievert P.M. Karjalainen P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 1998; 9: 807-816Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (155) Google Scholar, 34Roussel A. Anderson B.F. Baker H.M. Fraser J.D. Baker E.N. Nat. Struct. Biol. 1997; 4: 635-643Crossref PubMed Scopus (86) Google Scholar, 35Papageorgiou A.C. Tranter H.S. Acharya K.R. J. Biol. Chem. 1998; 277: 61-79Google Scholar, 36Papageorgiou A.C. Baker M. McLeod J. Goda S. Manzotti C. Sansom D. Tranter H. Acharya K.R. J. Biol. Chem. 2004; 279: 1297-1303Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (13) Google Scholar, 37Cho S. Swaminathan C.P. Yang J. Kerzic M.C. Guan R. Kieke M.C. Kranz D.M. Mariuzza R.A. Sundberg E.J. Structure (Camb.). 2005; 13: 1775-1787Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (36) Google Scholar), implying flexibility. In the SEI·HA·DR1 complex, by contrast, the β4-β5 loop of SEI (residues 67–75) is well ordered (Fig. 2A), even though it lacks the disulfide bond typical of other SAGs. Sequence alignments show that this loop is 1–6 residues shorter in SEI than in most SAGs (Fig. 3), which could explain why it adopts a defined conformation in the SEI·HA·DR1 complex (the structure of unbound SEI is unknown). Alternatively, lattice contacts with a neighboring complex molecule in the crystal (which include several hydrogen bonds between loop residues Cys73 and Ser75 and a symmetry-related DR1 molecule) may account for the ordering of the β4-β5 loop in the SEI·HA·DR1 structure.FIGURE 3Structure-based sequence alignment of the zinc family of superantigens. Secondary structure elements for SEI (top) are denoted by squiggles (α-helices and 310 helices (η)) and arrows (β-strands); these are numbered according to their order of appearance in the sequences. Numbers at the top refer to SEI residues. White characters on a red background show strictly conserved residues. Residues that are well conserved are drawn in red and framed in blue. The remaining residues are black. Triangles above the SEI sequence mark residues involved in interactions with HA·HLA-DR1 in the crystal structure. The three residues involved in Zn2+ coordination in SEI are marked with green triangles; other interacting residues are marked with blue triangles. Sequence alignments were performed with ClustalW, and the figure was generated using ESPript.View Large Image Figure ViewerDownload Hi-res image Download (PPT) The conformation and amino acid sequence of the β4-β5 loop may influence the Vβ binding specificity of SEI and other SAGs. Thus, the structure of SPEC in complex with human Vβ2.1 showed that the β4-β5 loop makes a substantial contribution to the binding interface (38Sundberg E.J. Li H. Llera A.S. McCormick J.K. Tormo J. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002; 10: 687-699Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (94) Google Scholar). Like SPEC, the five other known zinc-dependent SAGs from Streptococcus (SPEG, SPEH, SPEJ, SMEZ1, and SMEZ2) also stimulate T cells expressing Vβ2.1 (39Proft T. Fraser J.D. Clin. Exp. Immunol. 2003; 133: 229-306Crossref Scopus (343) Google Scholar). By contrast, no zinc-dependent SAG from Staphylococcus, including SEI, recognizes Vβ2.1. To help explain the lack of interaction between SEI and Vβ2.1, SEI was superposed onto SPEC in the SPEC·Vβ2.1 structure (38Sundberg E.J. Li H. Llera A.S. McCormick J.K. Tormo J. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002; 10: 687-699Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (94) Google Scholar). In the docked complex (Fig. 2B), major steric clashes are evident between the β4-β5 loop of SEI and the first and second complementarity-determining regions (CDR1 and CDR2) of Vβ2.1. These clashes arise from the very different orientations of the β4-β5 loop in SEI and SPEC, underscoring the importance of this loop in determining Vβ-binding specificity. Structure of the Interface and Interactions with Zinc and Peptide·MHC—The complex of SEI with HA·DR1 buries 1163 Å2 of surface area as calculated with Areaimol in the CCP4 program suite (40Collaborative Computational Project, Number 4 (CCP4) Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1994; 50: 760-763Crossref PubMed Scopus (19664) Google Scholar), of which 596 Å2 is contributed by peptide·MHC and 567 Å2 by the SAG. By comparison, the total buried surfaces in the SEH·HA·DR1 and SPEC·MBP·DR2a complexes are considerably greater: 1465 and 1628 Å2, respectively (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). For the SEI·HA·DR1 complex, 22% (132 Å2) of the buried surface of peptide·MHC is contributed by the MHC-bound peptide, compared with 28% (208 Å2) for the SEH·HA·DR1 complex and 34% (265 Å2) for the SPEC·MBP·DR2a complex. No major rearrangeme
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
المستضدات الفائقة هي بروتينات بكتيرية أو فيروسية تستثير تنشيط الخلايا التائية الضخمة من خلال الارتباط المتزامن بمستقبلات الخلايا التائية ومركب التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) من الفئة الثانية. ينتج عن هذا التنشيط إطلاق غير منضبط للسيتوكينات الالتهابية، مما يسبب صدمة سامة. من الخصائص الملحوظة للمستضدات الفائقة، التي تميزها عن مستقبلات الخلايا التائية، هي قدرتها على التفاعل مع أليلات MHC متعددة من الفئة الثانية بشكل مستقل عن الببتيد المرتبط بـ MHC. أظهرت الدراسات البلورية السابقة أن المستضدات الفائقة للمكورات العنقودية والمكورات العقدية التي تنتمي إلى عائلة الزنك ترتبط بموقع تقارب عالٍ في سلسلة بيتا من الفئة الثانية. ومع ذلك، فإن أساس التعرف المختلط على MHC بواسطة المستضدات الفائقة المعتمدة على الزنك غير واضح، لأن سلسلة β متعددة الأشكال ويشكل الببتيد المرتبط بـ MHC جزءًا من واجهة الربط. لفهم كيف تتعرف المستضدات الفائقة المعتمدة على الزنك على MHC، حددنا البنية البلورية، بدقة 2.0 Å، للسم المعوي للمكورات العنقودية I المرتبط بالجزيء البشري من الفئة الثانية HLA - DR1 الذي يحمل ببتيدًا من هيماجلوتينين الإنفلونزا. يتم التوسط في التفاعلات بين المستضد الفائق وسلسلة DR1 β بواسطة أيون الزنك، و 22 ٪ من السطح المدفون للببتيد· يساهم الببتيد في MHC. كشفت مقارنة السموم المعوية للمكورات العنقودية I·الببتيد· هيكل DR1 مع تلك المحددة سابقًا أن المستضدات الفائقة المعتمدة على الزنك تحقق ارتباطًا مختلطًا بـ MHC من خلال استهداف البقايا المستبدلة بشكل متحفظ لسلسلة β متعددة الأشكال. بالإضافة إلى ذلك، تتحايل هذه المستضدات الفائقة على خصوصية الببتيد من خلال إشراك الببتيدات المرتبطة بـ MHC في مناطقها الطرفية N المحفوظة بشكل متوافق مع تقليل التفاعلات الخاصة بالتسلسل مع بقايا الببتيد لتعزيز التفاعل المتبادل. المستضدات الفائقة هي بروتينات بكتيرية أو فيروسية تستثير تنشيط الخلايا التائية الضخمة من خلال الارتباط المتزامن بمستقبلات الخلايا التائية ومركب التوافق النسيجي الرئيسي (MHC) من الفئة الثانية. ينتج عن هذا التنشيط إطلاق غير منضبط للسيتوكينات الالتهابية، مما يسبب صدمة سامة. من الخصائص الملحوظة للمستضدات الفائقة، التي تميزها عن مستقبلات الخلايا التائية، هي قدرتها على التفاعل مع أليلات MHC متعددة من الفئة الثانية بشكل مستقل عن الببتيد المرتبط بـ MHC. أظهرت الدراسات البلورية السابقة أن المستضدات الفائقة للمكورات العنقودية والمكورات العقدية التي تنتمي إلى عائلة الزنك ترتبط بموقع تقارب عالٍ في سلسلة بيتا من الفئة الثانية. ومع ذلك، فإن أساس التعرف المختلط على MHC بواسطة المستضدات الفائقة المعتمدة على الزنك غير واضح، لأن سلسلة β متعددة الأشكال ويشكل الببتيد المرتبط بـ MHC جزءًا من واجهة الربط. لفهم كيف تتعرف المستضدات الفائقة المعتمدة على الزنك على MHC، حددنا البنية البلورية، بدقة 2.0 Å، للسم المعوي للمكورات العنقودية I المرتبط بالجزيء البشري من الفئة الثانية HLA - DR1 الذي يحمل ببتيدًا من هيماجلوتينين الإنفلونزا. يتم التوسط في التفاعلات بين المستضد الفائق وسلسلة DR1 β بواسطة أيون الزنك، و 22 ٪ من السطح المدفون للببتيد· يساهم الببتيد في MHC. كشفت مقارنة السموم المعوية للمكورات العنقودية I·الببتيد· هيكل DR1 مع تلك المحددة سابقًا أن المستضدات الفائقة المعتمدة على الزنك تحقق ارتباطًا مختلطًا بـ MHC من خلال استهداف البقايا المستبدلة بشكل متحفظ لسلسلة β متعددة الأشكال. بالإضافة إلى ذلك، تتحايل هذه المستضدات الفائقة على خصوصية الببتيد من خلال إشراك الببتيدات المرتبطة بـ MHC في مناطقها الطرفية N المحفوظة بشكل متوافق مع تقليل التفاعلات الخاصة بالتسلسل مع بقايا الببتيد لتعزيز التفاعل المتبادل. المستضدات الفائقة (SAGs) 4 الاختصارات المستخدمة هي: SAG، المستضد الفائق ؛ SEI، السموم المعوية للمكورات العنقودية I ؛ TCR، مستقبل الخلايا التائية ؛ TSST -1، السموم المعوية لمتلازمة الصدمة السامة 1 ؛ SPE، السموم الخارجية البيروجينية للمكورات العقدية ؛ CDR، المنطقة المحددة للتكامل لفيروس الإنفلونزا ؛ MHC، مركب التوافق النسيجي الرئيسي ؛ MBP، البروتين الأساسي للمايلين. 4 الاختصارات المستخدمة هي: SAG، المستضد الفائق ؛ SEI، السموم المعوية للمكورات العنقودية I ؛ TCR، مستقبل الخلايا التائية ؛ TSST -1، متلازمة الصدمة السامة للسموم 1 ؛ SPE، السموم الخارجية البيروجينية للمكورات العقدية ؛ CDR، المنطقة المحددة للتكامل ؛ HA، فيروس الإنفلونزا للهيموجلوتين ؛ MHC، مركب التوافق النسي الرئيسي ؛ MBP، البروتين الأساسي للمايلين. هي فئة من البروتينات المسببة للمرض والبروتينات البكتيرية المناعية أو البكتيرية مع القدرة على التنشيط لتصل إلى 20 ٪ من مجموع الخلايا، مقارنة بـ 0.00 ٪ فقط من الخلايا الببتيدية التقليدية (من هنا MSC). Rev. Cell Biol. 1993; 9: 101-128 Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar, 2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 435-466 Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). تقوم SAGs بتنشيط الخلايا التائية عن طريق ربط مستقبلات الخلايا التائية (TCRs) وجزيئات MHC من الفئة الثانية في وقت واحد، مما يؤدي إلى إطلاق كميات هائلة من السيتوكينات الالتهابية، مثل الإنترلوكين -1، والإنترلوكين -2، وعامل نخر الورم- α، وعامل نخر الورم- β (1Scherer M.T. Ignatowicz L. Winslow G.M. Kappler J.W. Marrack P. Annu. Rev. Cell Biol. 1993; 9: 101-128 Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar). يُعتقد أن هذه السيتوكينات المضيفة مسؤولة عن أشد عواقب التسمم المترهل، بما في ذلك تسرب الشعيرات الدموية والفشل الكلوي وضيق الجهاز التنفسي الحاد والوفاة (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert PM Annu. مراجعة Microbiol. 2001 ؛ 55: 77-104 Crossref PubMed Scopus (563) الباحث العلمي من Google). تنتمي المجموعة الأكثر تميزًا من SAGs إلى عائلة SAG للسموم المسببة للحمى، والتي يبلغ عددها حاليًا 22 عضوًا تنتجها Staphylococcus aureus و Streptococcus pyogenes (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert pm Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104 Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar, 4Sundberg E.J. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. الرأي. Immunol. 2002 ؛ 14: 36-44 Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar). تشمل هذه السموم السموم المعوية للمكورات العنقودية من A إلى M (SEA إلى SEM، باستثناء عدم وجود F)، وسموم متلازمة الصدمة السامة للمكورات العنقودية -1 (TSST -1)، والمستضد الفائق للمكورات العقدية (SSA)، والسموم الخارجية للمكورات العقدية الميتوجينية Z (SMEZ)، والسموم الخارجية للمكورات العقدية البيروجينية A (SPEA)، و SPEG، و SPEH، و SPEJ (5Bohach G.A. Fast D.J. Nelson R.D. Schlievert PM Crit. مراجعة Microbiol. 1990 ؛ 17: 251-272 Crossref PubMed Scopus (410) الباحث العلمي من Google، 6Kotb M. Curr. الرأي. ميكروبيول. 1998 ؛ 1: 56-65 Crossref PubMed Scopus (40) الباحث العلمي من Google، 7Dinges M.M. Orwin PM Schlievert PM Clin. Microbiol. Rev. 2000; 13: 16-34 Crossref PubMed Scopus (1276) Google Scholar, 8McCormick J.K. Schlievert pm Fischetti V. Novick R. Ferretti J. Portnoy D. Rood J. Gram Pathogens. الجمعية الأمريكية لعلم الأحياء الدقيقة، واشنطن، د. C.2000: 43-52 الباحث العلمي من Google). هذه البروتينات هي من بين أقوى البيروجينات المعروفة وقادرة على إحداث متلازمة الصدمة السامة، وهو مرض حاد يتميز بارتفاع درجة الحرارة وانخفاض ضغط الدم الذي يمكن أن يؤدي إلى فشل الأعضاء المتعددة والصدمة القاتلة (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert PM Annu. مراجعة Microbiol. 2001 ؛ 55: 77-104 Crossref PubMed Scopus (563) الباحث العلمي من Google). بسبب ضراوتها الشديدة والسهولة التي يمكن بها إنتاجها ونشرها، تم تحديد SAGs البكتيرية كعوامل من الفئة B للإرهاب البيولوجي من قبل المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها. 5 وكلاء/أمراض الإرهاب البيولوجي، المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها، أتلانتا، GA.5 وكلاء/أمراض الإرهاب البيولوجي، المراكز الأمريكية لمكافحة الأمراض والوقاية منها، أتلانتا، جورجيا. تشترك جميع مجموعات SAGs البكتيرية المعروفة في بنية ثلاثية الأبعاد مميزة تتكون من مجال N - terminalβ - barrel ونطاق C - terminal β - grasp (2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 435-466 Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). على الرغم من هذه البنية المشتركة، فإن المجمعات المتكونة بين جزيئات SAGs و MHC متنوعة هيكلياً، أكثر بكثير من مجمعات SAG·TCR (4Sundberg E.J. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. الرأي. Immunol. 2002 ؛ 14: 36-44 Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar) وهكذا، أظهرت الدراسات البلورية والربط بالأشعة السينية أن جزيئات MHC من الفئة الثانية تمتلك موقعين مستقلين لربط SAGs البكتيرية: 1) موقع تقارب منخفض (10–5 م) على سلسلة α المحفوظة ؛ و 2) موقع تقارب عالي معتمد على الزنك (10–7 م) على سلسلة β متعددة الأشكال. بناءً على تحليل التسلسل، يمكن تقسيم SAGs إلى ثلاث مجموعات وفقًا لكيفية ربط MHC: 1) تلك التي تربط فقط سلسلة MHC α من خلال موقع التقارب المنخفض (SEB، SEC1 -3، SEG، TSST -1، SPEA، SSA )؛ 2) تلك التي تربط فقط سلسلة MHC β من خلال موقع التقارب العالي المعتمد على الزنك (SEH، SEI، SEJ، SEK، SEL، SEM، SPEC، SPEG، SPEH، SPEJ، SMEZ )؛ و 3) تلك التي تربط بين جزيئي MHC من خلال ربط سلسلة α في وقت واحد من MHC وسلسلة β من MHC أخرى من خلال مواقع التقارب المنخفضة والعالية، على التوالي (SEA، SED، انظر). تتمثل السمة الفريدة لـ SAGs البكتيرية، والتي تعد مساهماً رئيسياً في سميتها، في قدرة SAGs الفردية على ربط جزيئات MHC من الفئة الثانية المختلفة، بغض النظر إلى حد كبير عن تسلسل الببتيد المرتبط بـ MHC. وبهذه الطريقة، تزيد SAGs من تفاعلات TCR - MHC وتنشيط الخلايا التائية الناتجة. بالنسبة لمجموعات SAGs مثل SEB و SEC3، التي ترتبط بموقع الألفة المنخفض في سلسلة α من الفئة الثانية، يتم تفسير التعرف على أليلات MHC المتعددة بواسطة سم واحد بسهولة من خلال الهياكل البلورية لمجموعات SAGs المرتبطة بـ HLA - DR1، وهو جزيء بشري من الفئة الثانية (10Jardetzky TS Brown JH Gorga JC Stern LJ Urban RG Chi YI Stauffacher C. Strominger JL Wiley D.C. Nature. 1994 ؛ 368: 711-718 Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar، 11Sundberg E.J. Andersen P.S. Schlievert pm Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Camb.). 2003 ؛ 11: 1151-1161 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (22) الباحث العلمي من Google). في هذه المجمعات، يتصل المجال الطرفي N لـ SEB أو SEC3 بنطاق α 1 لـ DR1، بعيدًا عن الأخدود الرابط للببتيد. نظرًا لأن سلسلة DR α غير متعددة الأشكال ولأن الارتخاء لا يتصل بالببتيد المرتبط بـ MHC، فإن النتيجة هي التعرف على MHC المختلط. على النقيض من ذلك، فإن الأساس الهيكلي للتعرف المتبادل على MHC من قبل SAGs المعتمدة على الزنك أقل وضوحًا بكثير، على الرغم من الهياكل المتاحة لاثنين من هذه SAGs، SEH و SPEC، المرتبطين بـ HLA - DR1 و HLA - DR2a، على التوالي (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001 ؛ 20: 3306-3312 Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar، 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert PM Mariuzza R.A. Immunity. 2001 ؛ 14: 93-104 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (108) الباحث العلمي من Google). في هذه المجمعات، يتصل المجال الطرفي C من الارتخاء بمجال β 1 من HLA - DR، وهو متعدد الأشكال، وكذلك الببتيد المرتبط بـ MHC. في الواقع، يمثل الببتيد 25 ٪ من مساحة سطح جزيء MHC المدفون بواسطة SEH أو SPEC، على غرار TCR·الببتيد· مجمعات MHC، حيث يظهر TCR خصوصية رائعة لكل من الببتيد و MHC (14Rudolph M.G. Stanfield R.L. Wilson I.A. Annu. Rev. Immunol. 2006; 24: 419-466 Crossref PubMed Scopus (892) Google Scholar). لفهم التعرف على MHC بشكل أفضل من قبل SAGs المعتمدة على الزنك، حددنا البنية البلورية للسم المعوي للمكورات العنقودية I (SEI) المرتبط بـ HLA - DR1 الذي يحمل ببتيدًا من هيماجلوتينين فيروس الأنفلونزا (ha -(306-318)). SEI، والتي يتم ترميزها في مشغل egc لـ S. aureus (15Jarraud S. Peyrat M.A. Lim A. Tristan A. Bes M. Mougel C. Etienne J. Vandenesch F. Bonneville M. Lina GJ Immunol. 2001 ؛ 166: 669-677 Crossref PubMed Scopus (422) الباحث العلمي من Google)، يرتبط بكل من متلازمة الصدمة السامة الشهرية وغير الشهرية، بالإضافة إلى التسمم الغذائي (16Banks M.C. Kamel N.S. Zabriskie J.B. Larone D.H. Ursea D. Posnett D.N.J. Infect. Dis. 2003; 187: 77-86 Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar) ومختلف الأمراض البيطرية (17Omoe K. Ishikawa M. Shimoda Y. Hu D.L. Ueda S. Shinagawa K. J. Clin. Microbiol. 2002 ؛ 40: 857-862 Crossref PubMed Scopus (307) الباحث العلمي من Google). مقارنة هيكل SEI·HA·HLA - DR1 مع تلك الخاصة بـ SEH والمواصفات المرتبطة بـ MHC class II (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001 ؛ 20: 3306-3312 Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar، 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick JK. Martin R. Schuck P. Schlievert PM Mariuzza R.A. Immunity. 2001 ؛ 14: 93-104 ملخص النص الكامل PDF PubMed Scopus (108) الباحث العلمي من Google) يكشف كيف تتحايل SAGs المعتمدة على الزنك على خصوصية الببتيد وكيف تستهدف المخلفات الرئيسية لسلسلة β متعددة الأشكال من الفئة الثانية لتحقيق الارتباط المختلط بالببتيد·MHC. التعبير وتنقية SEI - تم استنساخ جين SEI والتعبير عنه في الإشريكية القولونية كما هو موضح سابقًا (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938 Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). باختصار، تم استنساخ SEI من سلالة S. aureus المعزولة سريريًا Fc30 (AAX84810) في موقع استنساخ BamHI/EcoRI لمتجه التعبير البكتيري pET32a. 3C، الذي يشفر الثيوردوكسين وتسلسل التعرف على الأنزيم البروتيني 3C (19Walker P.A. Leong L.E. Ng P.W. Tan S.H. Waller S. Murphy D. Porter A.G. Bio/Technology. 1994 ؛ 12: 601-605 Crossref PubMed Scopus (134) Google Scholar) مباشرة في اتجاه المنبع لموقع BamHI. تم تطعيم ستة توائم ثلاثية ترميز الهيستيدين على الطرف 3 من جين SEI لتسهيل تنقية بروتين الانصهار thioredoxin - SEI. للتعبير، تمت زراعة خلايا الأوريغامي (DE3) المحولة (Novagen) عند 30 درجة مئوية في وسط LB يحتوي على 100 ميكروغرام/مل من الأمبيسلين و 30 ميكروغرام/مل من الكلورامفينيكول. تم حث البكتيريا باستخدام 0.1 مم من أيزوبروبيل- بيتا- د- ثيوغالاكتوبيرانوزيد عند امتصاص 1.0 عند 600 نانومتر. بعد التحريض، تم حضانة المزارع لمدة 4 ساعات مع الاهتزاز المستمر. تم التعبير عن SEI كبروتين اندماج سيتوبلازمي قابل للذوبان (20Langley R. Wines B. Willoughby N. Basu I. Proft T. Fraser J. J. Immunol. 2005 ؛ 174: 2926-2933 Crossref PubMed Scopus (179) الباحث العلمي من Google). تمت تنقية البروتين باستخدام مادة ماصة خلابية Ni2 + (Qiagen)، وانشقاقه باستخدام بروتياز 3C (الذي قدمه الدكتور R. Langley) وأعيد إخضاعه لكروماتوغرافيا تقارب Ni2 + لفصل SEI عن الثيوريدوكسين. تم تنقية SEI بشكل أكبر باستخدام عمود تبادل أحادي الكاتيون (Amersham Biosciences). تم إنتاج تعبير وتنقية HLA - DR1 - HLA - DR1 عن طريق الطي في المختبر من أجسام التضمين البكتيرية كما هو موضح (21Frayser M. Sato A.K. Xu L. Stern L.J. Protein Expr. Purif. 1999 ؛ 15: 105-114 Crossref PubMed Scopus (87) الباحث العلمي من Google). باختصار، تم تحويل البلازميدات التي تشفر سلسلة HLA - DR1 α (DRA*0101) وسلسلة β (DRB1 *0101) بشكل منفصل إلى خلايا E. coli BL21 (DE3) (Stratagene). نمت البكتيريا عند 37 درجة مئوية إلى امتصاص 0.6–0.7 عند 600 نانومتر، وأضيف 1 مم من الأيزوبروبيل- β - d - ثيوغالاكتوبيرانوزيد. تم غسل أجسام التضمين على نطاق واسع وتنقية الوحدات الفرعية تحت ظروف التشويه والتقليل باستخدام عمود تبادل الأنيون HQ50 (PerSeptive Biosystems). بلغت غلة الوحدات الفرعية DR1 α و β 16 و 20 ملغم/لتر من وسط الاستنبات، على التوالي. تم تخفيف الوحدات الفرعية المنقاة بشكل هبوطي مع التقليب المستمر إلى تركيز نهائي قدره 50 ميكروغرام/مل في محلول قابل للطي من 20 مم ثلاثي حمض الهيدروكلوريك (الأس الهيدروجيني 8.5)، و 25 ٪ (وزن/حجم) من الجلسرين، و 0.5 مم من EDTA، و 3 مم من الجلوتاثيون المختزل، و 0.3 مم من الجلوتاثيون المؤكسد وتم الاحتفاظ به عند 4 درجات مئوية لمدة يومين في وجود 1 ميكرومتر من الببتيد (306-318) (PKYVKNTLKLAT). تمت تنقية HA المؤتلف ·HLA - DR1 من الخليط القابل للطي باستخدام عمود تبادل الأنيون أحادي Q (Amersham Biosciences) المتوازن مع 20 مم Tris - HCl (pH 8.0) وتم تطويره باستخدام تدرج كلوريد الصوديوم الخطي. تم تصفية البروتين كقمة واحدة عند 0.15 م كلوريد الصوديوم. تم خلط التبلور وجمع البيانات HLA - DR1 ·HA و SEI مسبقًا بنسبة مولارية 1:1، وتمت تنقية المجمع بعمود Superdex S -200 (Amersham Biosciences) قبل التبلور. نمت البلورات في درجة حرارة الغرفة في قطرات معلقة عن طريق خلط 1 ميكرولتر من محلول البروتين عند 10 ملغ/مل في 10 مم هيبس و 15 مم كلوريد الصوديوم (الأس الهيدروجيني 7.5) مع 1 ميكرولتر من محلول الخزان الذي يحتوي على 10 ٪ (v/v) ديوكسان، 1.2 مم (NH4)2SO4، و 100 مم هيبس (الأس الهيدروجيني 7.5). نمت البلورات الهرمية الكبيرة، ولكن التوأم، على مدى أسبوعين. تم الحصول على بلورات واحدة عن طريق البذر الدقيق بتركيز بروتيني قدره 7 ملغ/مل. لجمع البيانات، تمت حماية البلورات بالتبريد عن طريق النقع لفترة وجيزة في الخمور الأم التي تحتوي على 15 ٪ (v/v) من الجلسرين وتم تبريدها في تيار النيتروجين. تم تسجيل بيانات حيود الأشعة السينية إلى دقة 2.0 Å داخليًا عند 110 كلفن باستخدام كاشف لوحة صور R - axis IV2 + مزود بمرايا أوزمية ومثبت على مولد الأشعة السينية الدوارة Rigaku Cu - Kα. تمت معالجة البيانات وقياسها باستخدام CrystalClear (22Pflugrath J.W. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1999 ؛ 55: 1718-1725 Crossref PubMed Scopus (1410) الباحث العلمي من Google). يتم تلخيص إحصائيات جمع البيانات في الجدول 1.TABLE 1 إحصائيات جمع البيانات وتنقيح البنيةجمع البياناتنطاق الدقة (Å) 40.0-2.0 مجموعة المساحةC 2 معلمات الخلية (Å، °) a = 150.40، b = 99.93، c = 72.92 β = 92.0 الانعكاسات الفريدةالقيم في الأقواس هي إحصائيات أعلى دقة (2.07-2.00 Å) .72,148 (7089) الاكتمال (٪) aالقيم في الأقواس هي إحصائيات أعلى دقة (2.07-2.00 Å) .99.2 (98.0) Rmerge (٪) aالقيم في الأقواس هي إحصائيات أعلى دقة (2.07-2.00 Å)., bRmerge 〈= Σ 〉|Ij — ΣIj، حيث Ij هي شدة الانعكاس الفردي و 〈I 〉 هي متوسط شدة ذلك الانعكاس .7.5 (37.8)I/σ(I) 9.7 (3.3) Redundancy (3.93) RefineRolution range (40.0-2.0) (cRcry )% (cstryc) | Fo — Fo|Fo| Fo| Fo| Fo. Rfree هو نفسه بالنسبة لـ Rcryst ولكن يتم حسابه لـ 4.0 ٪ من الانعكاسات المختارة عشوائيًا غير المدرجة في التنقيح. 21.3Rfree (٪)cRcryst = Σ Ω Fo| — |Fcա|Σ|Fo|، حيث Fc هو عامل البنية المحسوب. Rfree هو نفسه بالنسبة لـ Rcryst ولكن يتم حسابه لـ 4.0 ٪ من الانعكاسات المختارة عشوائيًا غير المدرجة في التنقيح .25.2 عدد الانعكاسات المستخدمة 69،190 عدد الانعكاسات في مجموعة Rfree 2،949 عدد ذرات البروتين غير الهيدروجيني 4،859 عدد SO42 — ions 4 عدد ذرات Zn2 + ions 1 عدد جزيئات Hepes 1 عدد جزيئات الديوكسان 2 عدد جزيئات الماء 460r.m.s أطوال رابطة الانحراف (Å) dr.m.s.، متوسط الجذر square.0.012r.m.s. زوايا رابطة الانحرافات الانحرافات (°) dr.m.s.، متوسط الجذر square.1.45 متوسط عوامل درجة الحرارة (Å 2) ذرات السلسلة الرئيسية للبروتين 33.6 ذرات السلسلة الجانبية للبروتين 34.2Waters 35.6 عامل درجة 〈 〉الحرارة من مؤامرة ويلسون (Å 2) 29.4Ramachandran إحصائيات المؤامرة 〈 〉 المفضلة (٪ 90.8 Additional (٪ 8.8Generously) المسموح بها (0.4a) القيم في الوالدين هي أعلى دقة في إحصائيات القشرة (2.0.00). Rfree هو نفسه بالنسبة لـ Rcryst ولكن يتم حسابه لـ 4.0 ٪ من الانعكاسات المختارة عشوائيًا غير المدرجة في التنقيح. d rmss، متوسط الجذر التربيعي. جدول مفتوح في علامة تبويب جديدة تحديد الهيكل والتنقيح - تم حل بنية SEI·HA·HLA - DR1 المعقدة عن طريق الاستبدال الجزيئي باستخدام Phaser (23McCoy A.J. Grosse - Kunstleve RW Storoni L.C. Read R.J. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 2005 ؛ 61: 458-464 Crossref PubMed Scopus (1590) الباحث العلمي من Google). وتألفت نماذج البحث من SEA (24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996; 271: 2212-2216 الباحث العلمي من Google) (رمز الانضمام إلى بنك بيانات البروتين 1SXT) and ha -(306-318)·HLA - DR1 (25Stern L. Brown J. Jardetzky T. Gorga J. Urban R. Strominger J. Wiley D. Nature. 1994 ؛ 368: 215-221 Crossref PubMed Scopus (1431) الباحث العلمي من Google) (1DLH). تم العثور على جزيء معقد واحد فقط من SEI·HA·HLA - DR1 في الوحدة غير المتماثلة، وهو ما يتوافق مع معامل ماثيوز البالغ 3.72 (محتوى المذيب 67 ٪). تم تحسين محلول الاستبدال الجزيئي باستخدام Refmac 5.2 (26Murshudov G.N. Vagin A.A. Dodson E.J. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1999 ؛ 53: 240-255 Crossref Scopus (13708) الباحث العلمي من Google)، وتم تعديل النموذج يدويًا باستخدام XtalView (27McRee D.E. J Struct. Biol. 1999; 125: 156-165 Crossref PubMed Scopus (2016) Google Scholar) استنادًا إلى خرائط كثافة الإلكترون Fo – Fc و 2Fo - Fc المرجحة. تم تنقيح معلمات TLS بالإضافة إلى عوامل درجة الحرارة (B). يشتمل النموذج النهائي على بقايا 4-216 من SEI و 4-181 من DR1 - α و 1–190 من DR1 - β و 306-318 من HA و 460 جزيء ماء. يحتوي النموذج أيضًا على أيون زنك واحد وأربعة أيونات كبريتات وجزيئي ديوكسان وجزيء هيبيز واحد، مما ينتج عنه Rcryst نهائي بنسبة 21.3 ٪ و Rfree بنسبة 25.2 ٪ بدقة 2.0 درجة مئوية. تم فحص جودة النموذج باستخدام PROCHECK (28Laskowski R. Moss D. Thornton JJ Mol. بيول. 1993 ؛ 231: 1049-1067 Crossref PubMed Scopus (1071) الباحث العلمي من Google) و Molprobity (29Davis I.W. Murray L.W. Richardson J.S. Richardson D.C. Nucleic Acids Res. 2004 ؛ 32: W615 - W619Crossref PubMed Scopus (791) الباحث العلمي من Google). تم تلخيص إحصائيات التنقيح في الجدول 1. تم إيداع الإحداثيات الذرية وعوامل الهيكل لمجمع SEI·HA·HLA - DR1 في بنك بيانات البروتين تحت رمز الانضمام 2G9H. نظرة عامة على المركب - تم تحديد بنية SEI المرتبطة بـ ha -(306-318)·HLA - DR1 عن طريق الاستبدال الجزيئي بدقة 2.0 Å (الجدول 1). يظهر الهيكل العام للمجمع في الشكل 1 أ. تظهر جميع البقايا في الواجهة بين جزيئات SAG و MHC كثافة إلكترون لا لبس فيها. بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد جميع بقايا SEI بشكل جيد، بما في ذلك تلك التي تشكل حلقة β 4 - β 5 (انظر أدناه). في المجمع، تكون جميع الملامسات التي تقوم بها SEI هي لسلسلة DR1 β وببتيد HA ؛ لا توجد تفاعلات بين سلسلة DR1 α والترهل. يتصل شكل β - grasp للجزء الطرفي C من SEI بالحلزون ألفا لنطاق β 1 من HLA - DR1، بالإضافة إلى الجزء الطرفي N من ha -(306-318) (الشكل 1B). يتم التوسط في التفاعل بين SEI وسلسلة DR1 β جزئيًا بواسطة أيون الزنك، والذي تم تأكيد هويته بواسطة مطياف الامتصاص الذري (البيانات غير موضحة). يتم دعم أهمية Zn2+ لتحقيق الاستقرار المعقد من خلال النتيجة القائلة بأن إضافة EDTA تلغي ربط SEI بـ HLA - DR1 في المحلول (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley RJ Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938 Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). ومع ذلك، فإن إشغال Zn2+ في البلورة منخفض بشكل مدهش. في النموذج النهائي المكرر، تم تعيين إشغاله على 0.3، مما أعطى عامل درجة حرارة قدره 30.7 Å 2، وهو قريب جدًا من متوسط قيمة ذرة السلسلة الرئيسية B البالغة 33.6 Å 2 لجزيئات البروتين (الجدول 1). يمكن تفسير انخفاض إشغال الزنك من خلال آثار EDTA في محلول البروتين المستخدم للتبلور، لأن EDTA كان موجودًا طوال تحضير HLA - DR1 باستثناء مرحلة غسيل الكلى النهائية. يمكن أن يكون EDTA المتبقي قد جردZn2 + من SEI، إما قبل أو بعد تكوين البلورة. على الرغم من أن EDTA يلغي الربط القابل للكشف لـ SEI بـ HLA - DR1 أثناء ترشيح الجل (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006 ؛ 43: 927-938 Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar)، من المحتمل أن يحتفظ SAG ببعض التقارب مع MHC، حتى في غياب Zn2+. في ظل التركيزات العالية من البروتين في قطرات التبلور، غالبًا ما تكون الصلات المنخفضة كافية للتبلور المشترك. بدلاً من ذلك، حتى لو كان كل جزيء معقد في البلورة يحتوي في البداية على Zn2 +، فإن إزالته الجزئية بواسطة EDTA لن تعطل بالضرورة معقد SEI·HA· DR1، لأن الملامسات الشبكية يمكن أن تعوض عن التخفيضات في التقارب. تشكيل حلقة β 4 - β 5 والآثار المترتبة على ربط TCR - في جميع هياكل SAG المبلغ عنها سابقًا تقريبًا، سواء كانت حرة أو مرتبطة برابطات MHC أو TCR، يمكن ملاحظة كثافة إلكترون قليلة أو معدومة للبقايا التي تربط بين سلاسل β 4 و 5 من نطاق N - terminal (10Jardetzky TS Brown JH Gorga JC Stern LJ Urban RG Chi YI Stauffacher C. Strominger JL Wiley D.C. Nature. 1994 ؛ 368: 711-718 Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar، 24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996; 271: 2212-2216 Google Scholar, 30Schad E.M. Zaitseva I. Zaitsev V.N. Dohlsten M. Kalland T. Schlievert PM Ohlendorf D.H. Svensson L.A. EMBO J. 1995; 14: 3292-3301 Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar, 31Fields B.A. Malchiodi E.L. Li H. Ysern X. Stauffacher C.V. Schlievert P. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Nature. 1996 ؛ 384: 188-192 Crossref PubMed Scopus (255) Google Scholar، 32Sundberg E. Jardetzky T. Nat. Struct. Biol. 1999; 6: 123-129 Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 33Li H. Llera A. Tsuchiya D. Leder L. Ysern X. Schlievert PM Karjalainen PM Mariuzza R.A. Immunity. 1998 ؛ 9: 807-816 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (155) Google Scholar, 34Roussel A. Anderson B.F. Baker H.M. Fraser J.D. Baker E.N. Nat. Struct. Biol. 1997; 4: 635-643 Crossref PubMed Scopus (86) Google Scholar, 35Papageorgiou A.C. Tranter H.S. Acharya K.R. J. Biol. كيم. 1998 ؛ 277: 61-79 عالم جوجل، 36 باباجورجيو إيه سي بيكر م. ماكلويد ج. جودا س. مانزوتي سي. سانسوم د. ترانتر إتش. أتشاريا كيه آر جيه بيول. Chem. 2004; 279: 1297-1303Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (13) Google Scholar, 37Cho S. Swaminathan C.P. Yang J. Kerzic M.C. Guan R. Kieke M.C. Kranz D.M. Mariuzza R.A. Sundberg E.J. Structure (Camb.). 2005 ؛ 13: 1775-1787 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (36) الباحث العلمي من Google)، مما يعني المرونة. في مركب SEI·HA· DR1، على النقيض من ذلك، يتم ترتيب حلقة β 4 - β 5 لـ SEI (البقايا 67–75) بشكل جيد (الشكل 2 أ)، على الرغم من أنه يفتقر إلى رابطة ثاني الكبريتيد النموذجية لمجموعات SAGs الأخرى. تُظهر محاذاة التسلسل أن هذه الحلقة أقصر من 1 إلى 6 بقايا في SEI مقارنة بمعظم SAGs (الشكل 3)، مما قد يفسر سبب اعتمادها لتشكيل محدد في مجمع SEI·HA· DR1 (هيكل SEI غير المرتبط غير معروف). بدلاً من ذلك، قد تفسر الملامسات الشبكية مع جزيء معقد مجاور في البلورة (والتي تشمل العديد من الروابط الهيدروجينية بين بقايا الحلقة Cys73 و Ser75 وجزيء DR1 المرتبط بالتماثل) ترتيب حلقة β 4 - β 5 في بنية SEI·HA·DR1. الشكل 3 محاذاة التسلسل القائمة على البنية لعائلة الزنك من المستضدات الفائقة. تتم الإشارة إلى عناصر البنية الثانوية لـ SEI (أعلى) بواسطة التواءات (α - helices و 310 لولب (η)) والسهام (β - strands )؛ يتم ترقيمها وفقًا لترتيب ظهورها في التسلسلات. تشير الأرقام الموجودة في الأعلى إلى بقايا SEI. تظهر الأحرف البيضاء على خلفية حمراء بقايا محفوظة بدقة. يتم رسم المخلفات المحفوظة جيدًا باللون الأحمر وتأطيرها باللون الأزرق. أما البقايا المتبقية فهي سوداء. المثلثات فوق بقايا علامة تسلسل SEI المشاركة في التفاعلات مع HA·HLA - DR1 في البنية البلورية. يتم تمييز المخلفات الثلاثة المشاركة في تنسيق Zn2 + في SEI بمثلثات خضراء ؛ يتم تمييز المخلفات المتفاعلة الأخرى بمثلثات زرقاء. تم إجراء محاذاة التسلسل مع ClustalW، وتم إنشاء الشكل باستخدام ESPript.View عارض شكل الصورة الكبير تنزيل تنزيل صورة عالية الدقة (PPT) قد يؤثر تسلسل التشكل والأحماض الأمينية لحلقة β 4 - β 5 على خصوصية ربط Vβ لـ SEI و SAGs الأخرى. وهكذا، أظهرت بنية SPEC في المركب مع Vβ 2.1 البشري أن حلقة β 4 - β 5 تقدم مساهمة كبيرة في واجهة الربط (38Sundberg E.J. Li H. Llera A.S. McCormick JK Tormo J. Schlievert PM Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002 ؛ 10: 687-699 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (94) الباحث العلمي من Google). مثل SPEC، فإن مجموعات SAGs الخمسة المعروفة الأخرى المعتمدة على الزنك من المكورات العقدية (SPEG و SPEH و SPEJ و SMEZ1 و SMEZ2) تحفز أيضًا الخلايا التائية التي تعبر عن Vβ 2.1 (39Proft T. Fraser J.D. Clin. Exp. Immunol. 2003; 133: 229-306 Crossref Scopus (343) Google Scholar). على النقيض من ذلك، لا يتعرف أي ترهل يعتمد على الزنك من المكورات العنقودية، بما في ذلك SEI، على Vβ 2.1. للمساعدة في تفسير عدم وجود تفاعل بين SEI و Vβ 2.1، تم تراكب SEI على المواصفات في المواصفات· بنية Vβ 2.1 (38Sundberg E.J. Li H. Llera A.S. McCormick JK Tormo J. Schlievert PM Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002 ؛ 10: 687-699 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (94) الباحث العلمي من Google). في المجمع المرسى (الشكل 2B)، تظهر الاشتباكات المعقمة الرئيسية بين حلقة β 4 - β 5 لـ SEI والمنطقتين الأولى والثانية لتحديد التكامل (CDR 1 و CDR 2) لـ Vβ 2.1. تنشأ هذه الاشتباكات من اتجاهات مختلفة جدًا لحلقة β 4 - β 5 في SEI و SPEC، مما يؤكد أهمية هذه الحلقة في تحديد خصوصية ربط Vβ. هيكل الواجهة والتفاعلات مع الزنك والببتيد· MHC - مجمع SEI مع HA· DR1 يدفن 1163 Å 2 من مساحة السطح كما تم حسابها مع Areaimol في مجموعة برنامج CCP4 (40 مشروع حسابي تعاوني، رقم 4 (CCP4) Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1994 ؛ 50: 760-763 Crossref PubMed Scopus (19664) الباحث العلمي من Google)، منها 596 Å 2 ساهم بها الببتيد·MHC و 567 Å 2 بواسطة SAG. وبالمقارنة، فإن إجمالي الأسطح المدفونة في SEH·HA · DR1 و SPEC· MBP· DR2a أكبر بكثير: 1465 و 1628 Å 2، على التوالي (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001 ؛ 20: 3306-3312 Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar، 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick JK Martin R. Schuck P. Schlievert PM Mariuzza R.A. Immunity. 2001 ؛ 14: 93-104 ملخص النص الكامل النص الكامل PDF PubMed Scopus (108) الباحث العلمي من Google). بالنسبة لمركب SEI·HA·DR1، يساهم الببتيد المرتبط بـ MHC بنسبة 22 ٪ (132 Å 2) من السطح المدفون للببتيد·MHC، مقارنة بـ 28 ٪ (208 Å 2) لمركب SEH·H·DR1 و 34 ٪ (265 Å 2) للمواصفات·MBP· DR2a. لا توجد إعادة ترتيب رئيسيةTranslated Description (French)
Les superantigènes sont des protéines bactériennes ou virales qui provoquent une activation massive des lymphocytes T par liaison simultanée aux récepteurs de classe II et T du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH). Cette activation entraîne une libération incontrôlée de cytokines inflammatoires, provoquant un choc toxique. Une propriété remarquable des superantigènes, qui les distingue des récepteurs des lymphocytes T, est leur capacité à interagir avec de multiples allèles de classe II du CMH indépendamment du peptide lié au CMH. Des études cristallographiques antérieures ont montré que les superantigènes staphylococciques et streptococciques appartenant à la famille du zinc se lient à un site de haute affinité sur la chaîne β de classe II. Cependant, la base de la reconnaissance promiscuité du CMH par les superantigènes dépendant du zinc n'est pas évidente, car la chaîne β est polymorphe et le peptide lié au CMH fait partie de l'interface de liaison. Pour comprendre comment les superantigènes dépendant du zinc reconnaissent le CMH, nous avons déterminé la structure cristalline, à une résolution de 2,0 Å, de l'entérotoxine I staphylococcique liée à la molécule humaine de classe II HLA-DR1 portant un peptide de l'hémagglutinine grippale. Les interactions entre le superantigène et la chaîne β de DR1 sont médiées par un ion zinc, et 22% de la surface enfouie du peptide·MHC est apportée par le peptide. La comparaison de la structure de l'entérotoxine staphylococcique I·peptide·DR1 avec celles déterminées précédemment a révélé que les superantigènes dépendant du zinc atteignent une liaison promiscuité au CMH en ciblant les résidus substitués de manière conservatrice de la chaîne β polymorphe. De plus, ces superantigènes contournent la spécificité peptidique en engageant les peptides liés au CMH au niveau de leurs régions N-terminales conservées de manière conformationnelle tout en minimisant les interactions spécifiques à la séquence avec les résidus peptidiques pour améliorer la réactivité croisée. Les superantigènes sont des protéines bactériennes ou virales qui provoquent une activation massive des lymphocytes T par liaison simultanée aux récepteurs de classe II et T du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH). Cette activation entraîne une libération incontrôlée de cytokines inflammatoires, provoquant un choc toxique. Une propriété remarquable des superantigènes, qui les distingue des récepteurs des lymphocytes T, est leur capacité à interagir avec de multiples allèles de classe II du CMH indépendamment du peptide lié au CMH. Des études cristallographiques antérieures ont montré que les superantigènes staphylococciques et streptococciques appartenant à la famille du zinc se lient à un site de haute affinité sur la chaîne β de classe II. Cependant, la base de la reconnaissance promiscuité du CMH par les superantigènes dépendant du zinc n'est pas évidente, car la chaîne β est polymorphe et le peptide lié au CMH fait partie de l'interface de liaison. Pour comprendre comment les superantigènes dépendant du zinc reconnaissent le CMH, nous avons déterminé la structure cristalline, à une résolution de 2,0 Å, de l'entérotoxine I staphylococcique liée à la molécule humaine de classe II HLA-DR1 portant un peptide de l'hémagglutinine grippale. Les interactions entre le superantigène et la chaîne β de DR1 sont médiées par un ion zinc, et 22% de la surface enfouie du peptide·MHC est apportée par le peptide. La comparaison de la structure de l'entérotoxine staphylococcique I·peptide·DR1 avec celles déterminées précédemment a révélé que les superantigènes dépendant du zinc atteignent une liaison promiscuité au CMH en ciblant les résidus substitués de manière conservatrice de la chaîne β polymorphe. De plus, ces superantigènes contournent la spécificité peptidique en engageant les peptides liés au CMH au niveau de leurs régions N-terminales conservées de manière conformationnelle tout en minimisant les interactions spécifiques à la séquence avec les résidus peptidiques pour améliorer la réactivité croisée. Superantigènes (SAGs) 4Les abréviations utilisées sont : SAG, superantigène ; SEI, entérotoxine I staphylococcique ; TCR, récepteur des cellules T ; TSST-1, toxine-1 du syndrome de choc toxique ; SPE, exotoxine pyrogénique streptococcique ; CdR, région déterminant la complémentarité ; HA, hémagglutinine du virus de la grippe ; CMH, complexe majeur d'histocompatibilité ; MBP, protéine basique de la myéline.4Les abréviations utilisées sont : SAG, superantigène ; SEI, entérotoxine I staphylococcique ; TCR, récepteur des cellules T ; TSST-1, toxine-1 du syndrome de choc toxique ; SPE, exotoxine pyrogénique streptococcique ; CDR, région déterminant la complémentarité ; HA, hémagglutinine du virus de la grippe ; CMH, complexe majeur d'histocompatibilité ; MBP, protéine basique de la myéline. sont une classe de protéines pathogènes et immunostimulatrices d'origine bactérienne ou virale avec la capacité d'activer jusqu'à 20% de toutes les cellules T, par rapport à l'ordre de seulement 0,001% des cellules T pour les antigènes peptidiques conventionnels (d'où le terme « supergène ») (1ScherT. Ignowiczat L.M. Winslow G.M. Maruck Annu. Rev. Cell Biol. 1993 ; 9: 101-128Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar, 2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999 ; 17: 435-466Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). Les SAG activent les lymphocytes T en se liant simultanément aux récepteurs des lymphocytes T (TCR) et aux molécules de classe II du CMH, ce qui entraîne la libération massive de cytokines inflammatoires, telles que l'interleukine-1, l'interleukine-2, le facteur de nécrose tumorale-α et le facteur de nécrose tumorale-β (1Scherer M.T. Ignatowicz L. Winslow G.M. Kappler J.W. Marrack P. Annu. Rev. Cell Biol. 1993 ; 9: 101-128Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar). On pense que ces cytokines hôtes sont responsables des conséquences les plus graves de l'intoxication SAG, y compris les fuites capillaires, l'insuffisance rénale, la détresse respiratoire aiguë et la mort (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001 ; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar). Le groupe de SAG le mieux caractérisé appartient à la famille des toxines pyrogènes SAG, qui compte actuellement 22 membres produits par Staphylococcus aureus et Streptococcus pyogenes (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001 ; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar, 4Sundberg E.J. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. Opin. Immunol. 2002 ; 14: 36-44Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar). Ces toxines comprennent les entérotoxines staphylococciques A à M (SEA à SEM, sauf qu'il n'y a pas de F), la toxine-1 du syndrome de choc toxique staphylococcique (TSST-1), le superantigène streptococcique (SSA), l'exotoxine mitogène streptococcique Z (SMEZ) et les exotoxines pyrogènes streptococciques A (SPEA), SPEC, SPEG, SPEH et SPEJ (5Bohach G.A. Fast D.J. Nelson R.D. Schlievert P.M. Crit. Rev. Microbiol. 1990 ; 17: 251-272Crossref PubMed Scopus (410) Google Scholar, 6Kotb M. Curr. Opin. Microbiol. 1998 ; 1: 56-65Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar, 7Dinges M.M. Orwin P.M. Schlievert P.M. Clin. Microbiol. Rev. 2000 ; 13: 16-34Crossref PubMed Scopus (1276) Google Scholar, 8McCormick J.K. Schlievert P.M. Fischetti V. Novick R. Ferretti J. Portnoy D. Rood J. Gram Positive Pathogens. American Society for Microbiology, Washington, D. C.2000: 43-52Google Scholar). Ces protéines sont parmi les pyrogènes les plus puissants connus et sont capables d'induire le syndrome de choc toxique, une maladie aiguë caractérisée par une forte fièvre et une hypotension pouvant entraîner une défaillance de plusieurs organes et un choc mortel (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001 ; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar). En raison de leur extrême virulence et de la facilité avec laquelle ils peuvent être produits et diffusés, les SAG bactériens ont été identifiés comme des agents de catégorie B du bioterrorisme par les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis. 5Bioterrorism Agents/Diseases, U.S. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA.5Bioterrorism Agents/Diseases, U.S. Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta, GA. Tous les SAG bactériens connus partagent une structure tridimensionnelle caractéristique composée d'un domaine β-barrel N-terminal et d'un domaine β-grasp C-terminal (2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999 ; 17: 435-466Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). Malgré cette architecture commune, les complexes formés entre les SAG et les molécules du CMH sont structurellement divers, beaucoup plus que les complexes SAG-TCR (4Sundberg E.J. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. Opin. Immunol. 2002 ; 14: 36-44Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar) Ainsi, des études cristallographiques et de liaison aux rayons X ont montré que les molécules de classe II du CMH possèdent deux sites de liaison indépendants pour les SAG bactériens : 1) un site de faible affinité (KD ∼ 10–5 m) sur la chaîne α conservée ; et 2) un site de haute affinité dépendant du zinc (KD ∼ 10–7 m) sur la chaîne β polymorphe. Sur la base de l'analyse de séquence, les SAG peuvent être divisés en trois groupes selon la façon dont ils se lient au CMH : 1) ceux qui se lient uniquement à la chaîne α du CMH par le site de faible affinité (SEB, SEC1-3, SEG, TSST-1, SPEA, SSA) ; 2) ceux qui se lient uniquement à la chaîne β du CMH par le site de forte affinité dépendant du zinc (SEH, SEI, SEJ, SEK, sel, SEM, SPEC, SPEG, SPEH, SPEJ, SMEZ) ; et 3) ceux qui réticulent deux molécules du CMH en se liant simultanément à la chaîne α d'un CMH et à la chaîne β d'un autre CMH par les sites de faible affinité et de haute affinité, respectivement (SEA, SED, SEE). Une caractéristique unique des SAG bactériens, qui est un facteur majeur de leur toxicité, est la capacité des SAG individuels à se lier à différentes molécules de classe II du CMH, en grande partie indépendamment de la séquence du peptide lié au CMH. De cette façon, les SAG maximisent les interactions TCR-MHC et l'activation des lymphocytes T qui en résulte. Pour les SAG tels que SEB et SEC3, qui se lient au site de faible affinité sur la chaîne α de classe II, la reconnaissance de plusieurs allèles du CMH par une seule toxine s'explique facilement par les structures cristallines de ces SAG liées à HLA-DR1, une molécule humaine de classe II (10Jardetzky T.S. Brown J.H. Gorga J.C. Stern L.J. Urban R.G. Chi Y.I. Stauffacher C. Strominger J.L. Wiley D.C. Nature. 1994 ; 368: 711-718Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar, 11Sundberg E.J. Andersen P.S. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Camb.). 2003 ; 11: 1151-1161Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (22) Google Scholar). Dans ces complexes, le domaine N-terminal de SEB ou SEC3 entre en contact avec le domaine α1 de DR1, loin du sillon de liaison aux peptides. Étant donné que la chaîne α de la DR n'est pas polymorphe et que la SAG n'entre pas en contact avec le peptide lié au CMH, le résultat est une reconnaissance promiscuité du CMH. En revanche, la base structurelle de la reconnaissance croisée du CMH par les GCS dépendant du zinc est beaucoup moins apparente, malgré les structures disponibles de deux de ces GCS, SEH et SPEC, liés respectivement à HLA-DR1 et HLA-DR2a (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001 ; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001 ; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). Dans ces complexes, le domaine C-terminal de la SAG entre en contact avec le domaine β1 de HLA-DR, qui est polymorphe, ainsi qu'avec le peptide lié au CMH. En effet, le peptide représente environ25% de la surface de la molécule du CMH enfouie par SEH ou SPEC, similaire aux complexes TCR·peptide·CMH, dans lesquels le TCR présente une spécificité exquise à la fois pour le peptide et le CMH (14Rudolph M.G. Stanfield R.L. Wilson I.A. Annu. Rev. Immunol. 2006 ; 24: 419-466Crossref PubMed Scopus (892) Google Scholar). Pour mieux comprendre la reconnaissance du CMH par les SAG dépendant du zinc, nous avons déterminé la structure cristalline de l'entérotoxine I staphylococcique (SEI) liée à HLA-DR1 portant un peptide de l'hémagglutinine du virus de la grippe (HA-(306-318)). SEI, qui est encodé dans l'opéron egc de S. aureus (15Jarraud S. Peyrat M.A. Lim A. Tristan A. Bes M. Mougel C. Etienne J. Vandenesch F. Bonneville M. Lina G. J. Immunol. 2001 ; 166: 669-677Crossref PubMed Scopus (422) Google Scholar), est associé à la fois au syndrome de choc toxique menstruel et non menstruel, en plus d'une intoxication alimentaire (16Banks M.C. Kamel N.S. Zabriskie J.B. Larone D.H. Ursea D. Posnett D.N. J. Infect. Dis. 2003 ; 187: 77-86Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar) et diverses maladies vétérinaires (17Omoe K. Ishikawa M. Shimoda Y. Hu D.L. Ueda S. Shinagawa K. J. Clin. Microbiol. 2002 ; 40: 857-862Crossref PubMed Scopus (307) Google Scholar). Comparison of the SEI·HA·HLA-DR1 structure with those of SEH and SPEC bound to MHC class II (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001 ; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001 ; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar) révèle comment les SAG dépendant du zinc contournent la spécificité peptidique et comment ils ciblent les résidus clés de la chaîne β polymorphe de classe II pour obtenir une liaison promiscuité au peptide·MHC. Expression et purification de SEI-Le gène sei a été cloné et exprimé chez Escherichia coli comme décrit précédemment (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006 ; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). Brièvement, le sei de la souche Fc30 de S. aureus isolée cliniquement (AAX84810) a été cloné dans le site de clonage BamHI/EcoRI du vecteur d'expression bactérien pET32a. 3C, qui code pour la thiorédoxine et une séquence de reconnaissance de la protéase 3C (19Walker P.A. Leong L.E. Ng P.W. Tan S.H. Waller S. Murphy D. Porter A.G. Bio/Technology. 1994 ; 12: 601-605Crossref PubMed Scopus (134) Google Scholar) directement en amont du site BamHI. Six triplets codant pour l'histidine ont été greffés sur la terminaison 3′ du gène sei pour faciliter la purification de la protéine de fusion thiorédoxine-SEI. Pour l'expression, des cellules Origami (de3) transformées (Novagen) ont été cultivées à 30 °C dans un milieu LB contenant 100 μg/ml d'ampicilline et 30 μg/ml de chloramphénicol. Les bactéries ont été induites avec 0,1 mm d'isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside à une absorbance de 1,0 à 600 nm. Après induction, les cultures ont été incubées pendant 4 h sous agitation constante. Le SEI a été exprimé comme une protéine de fusion cytoplasmique soluble (20Langley R. Wines B. Willoughby N. Basu I. Proft T. Fraser J. J. Immunol. 2005 ; 174: 2926-2933Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar). La protéine a été purifiée à l'aide d'un adsorbant chélaté Ni2+ (Qiagen), clivée avec une protéase 3C (gentiment fournie par le Dr R. Langley) et soumise à nouveau à une chromatographie d'affinité Ni2+ pour séparer le SEI de la thiorédoxine. Le SEI a ensuite été purifié à l'aide d'une colonne d'échange de cations Mono S (Amersham Biosciences). Expression and Purification of HLA-DR1—HLA-DR1 was produced by in vitro plying from bacterial inclusion bodies as described (21Frayser M. Sato A.K. Xu L. Stern L.J. Protein Expr. Purif. 1999 ; 15: 105-114Crossref PubMed Scopus (87) Google Scholar). Brièvement, les plasmides codant pour les chaînes α (DRA*0101) et β (DRB1*0101) de HLA-DR1 ont été transformés séparément en cellules BL21(de3) d'E. coli (Stratagene). Les bactéries ont été cultivées à 37 °C à une absorbance de 0,6-0,7 à 600 nm, et 1 mm d'isopropyl-β-d-thiogalactopyranoside a été ajouté. Les corps d'inclusion ont été lavés abondamment et les sous-unités purifiées dans des conditions dénaturantes et réductrices à l'aide d'une colonne échangeuse d'anions HQ50 (PerSeptive Biosystems). Les rendements des sous-unités α et β de DR1 étaient de 16 et 20 mg/litre de milieu de culture, respectivement. Les sous-unités purifiées ont été diluées goutte à goutte sous agitation constante à une concentration finale de 50 μg/ml dans une solution pliante de 20 mm de Tris-HCl (pH 8,5), 25 % (p/v) de glycérol, 0,5 mm d'EDTA, 3 mm de glutathion réduit et 0,3 mm de glutathion oxydé et maintenues à 4 °C pendant 2 jours en présence de 1 μm HA-(306-318) peptide (PKYVKQNTLKLAT). La HA·HLA-DR1 recombinante a été purifiée du mélange de pliage à l'aide d'une colonne échangeuse d'anions Mono Q (Amersham Biosciences) équilibrée avec 20 mm de Tris-HCl (pH 8,0) et développée avec un gradient linéaire de NaCl. La protéine élue en un seul pic à 0,15 m NaCl. Cristallisation et collecte de données-HLA-DR1 ·HA et SEI ont été prémélangés dans un rapport molaire de 1:1, et le complexe a été purifié avec une colonne Superdex S-200 (Amersham Biosciences) avant la cristallisation. Les cristaux ont été cultivés à température ambiante en gouttes suspendues en mélangeant 1 μl de solution protéique à 10 mg/ml dans 10 mm Hepes et 15 mm NaCl (pH 7,5) avec 1 μl de solution réservoir contenant 10 % (v/v) de dioxane, 1,2 mm (NH4)2SO4 et 100 mm Hepes (pH 7,5). De gros cristaux pyramidaux, mais jumelés, se sont développés sur une période de 2 semaines. Des monocristaux ont été obtenus par micro-ensemencement à une concentration en protéines de 7 mg/ml. Pour la collecte de données, les cristaux ont été cryoprotégés par un bref trempage dans de la liqueur mère contenant 15 % (v/v) de glycérol et refroidis instantanément dans un flux d'azote. Les données de diffraction des rayons X à une résolution de 2,0 Å ont été enregistrées en interne à 110 K à l'aide d'un détecteur de plaque d'image IV2+ de l'axe R équipé de miroirs osmiques et monté sur un générateur de rayons X Cu-Kα à anode tournante Rigaku. Les données ont été traitées et mises à l'échelle avec CrystalClear (22Pflugrath J.W. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1999 ; 55: 1718-1725Crossref PubMed Scopus (1410) Google Scholar). Les statistiques de collecte de données sont résumées dans le tableau 1.TABLE 1Statistiques de collecte de données et d'affinement de la structureData collectionResolution range (Å) 40.0-2.0Space groupC2Cell parameters (Å, °) a = 150.40, b = 99.93, c = 72.92 β = 92.0Unique reflectionsaValues entre parenthèses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å) .72,148 (7089) Completenness (%) aValues entre parenthèses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å) .99.2 (98.0) Rmerge (%) aValues entre parenthèses are statistics of the highest resolution shell (2.07-2.00 Å)., bRmerge = Σ 〉|Ij — 〈I | ΣIj, où Ij 〉 est l'intensité d'une réflexion individuelle et 〈I est l'intensité moyenne de cette réflexion.7.5 (37.8)I/σ (I) 9.7 (3.3) Redundancy4.05 (3.93) RefinementResolution range (Å) 40.0-2.0Rcryst (%) cRryc = Σ | Fo | — Fc |Σ | Fo, où Fc est le facteur de structure. Rfree est le même que pour Rcryst mais est calculé pour une sélection aléatoire de 4,0 % des réflexions non incluses dans le raffinement.21.3Rfree (%) cRcryst = Σ ≃ Fo| — |Fc ≃ |Σ|Fo|, où Fc est le facteur de structure calculé. Rfree est le même que pour Rcryst mais est calculé pour une sélection aléatoire de 4,0 % de réflexions non incluses dans le raffinement.25.2No de réflexions utilisées69,190No de réflexions dans l'ensemble Rfree2,949No d'atomes de protéines autres que l'hydrogène4,859No d'ions SO42-4No de Zn2+ ions1No, de molécules Hepes1No de molécules dioxanes2No de molécules d'eau460m.m.s. longueurs de liaison de déviation (Å) dr.m.s., carré moyen de la racine0,012m.m.m.s. angles de liaison de déviation (°) dr.m.s., carré moyen de la racine1,45Facteurs de température moyenne (Å2) Atomes de la chaîne principale de la protéine33,6Atomes de la chaîne latérale de la protéine34,2Waters35,6Facteur de température de la courbe de Wilson (Å2) 29,4Statistiques de la courbe de RamachandranLa plus favorisée (%) 90,8Additionnel autorisé (%) 8,8Généralement autorisé (%) 0,4a Les valeurs entre parenthèses sont les statistiques de la coquille de plus haute résolution (2,07-2,00 Å). Rbmerge = Σ|Ij — 〈I ΣIj, où Ij, où est l'intensité d'une réflexion individuelle et l'intensité moyenne de la réflexion individuelle est que Rcrystc = Fo — Fo | Fc | Fo | Fo | calculé | Fc | Fo | Fc | Fo | Fc | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo 〉| Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | 〈Fo | 〉 Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo |Fo| Fo| Fo | Fo | Fo | Fo | Fo | Fo |Fo |Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Fo| Rfree est le même que pour Rcryst mais est calculé pour une sélection aléatoire de 4,0 % des réflexions non incluses dans le raffinement.d r.m.s., moyenne quadratique. Table ouverte dans un nouvel onglet Détermination et raffinement de la structure - La structure du complexe SEI·HA·HLA-DR1 a été résolue par remplacement moléculaire à l'aide de Phaser (23McCoy A.J. Grosse-Kunstleve R.W. Storoni L.C. Lire R.J. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 2005 ; 61: 458-464Crossref PubMed Scopus (1590) Google Scholar). Les modèles de recherche consistaient en SEA (24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996 ; 271: 2212-2216Google Scholar) (Protein Data Bank accession code 1SXT) et HA-(306–318)·HLA-DR1 (25Stern L. Brown J. Jardetzky T. Gorga J. Urban R. Strominger J. Wiley D. Nature. 1994 ; 368: 215-221Crossref PubMed Scopus (1431) Google Scholar) (1DLH). Une seule molécule complexe SEI·HA·HLA-DR1 a été trouvée dans l'unité asymétrique, correspondant à un coefficient de Matthews de 3,72 (teneur en solvant ∼67%). La solution de remplacement moléculaire a été raffinée avec Refmac 5.2 (26Murshudov G.N. Vagin A.A. Dodson E.J. Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1999 ; 53: 240-255Crossref Scopus (13708) Google Scholar), et le modèle a été ajusté manuellement avec XtalView (27McRee D.E. J. Struct. Biol. 1999 ; 125: 156-165Crossref PubMed Scopus (2016) Google Scholar) basé sur des cartes de densité électronique Fo – Fc et 2Fo – Fc pondérées σA. Les paramètres TLS ont été affinés ainsi que les facteurs de température (B). Le modèle final comprend les résidus 4–216 de SEI, 4–181 de DR1-α, 1–190 de DR1-β, et 306–318 de HA et 460 molécules d'eau. Le modèle contient également un ion zinc, quatre ions sulfate, deux molécules de dioxane et une molécule d'Hepes, ce qui donne un Rcryst final de 21,3 % et un Rfree de 25,2 % à une résolution de 2,0 Å. La qualité du modèle a été examinée avec PROCHECK (28Laskowski R. Moss D. Thornton J. J. Mol. Biol. 1993 ; 231: 1049-1067Crossref PubMed Scopus (1071) Google Scholar) et Molprobity (29Davis I.W. Murray L.W. Richardson J.S. Richardson D.C. Nucleic Acids Res. 2004 ; 32 : W615-W619Crossref PubMed Scopus (791) Google Scholar). Les statistiques de raffinement sont résumées dans le tableau 1. Les coordonnées atomiques et les facteurs de structure du complexe SEI·HA·HLA-DR1 ont été déposés dans la banque de données protéiques sous le code d'accession 2G9H. Vue d'ensemble du complexe - La structure du SEI lié à HA-(306–318)·HLA-DR1 a été déterminée par remplacement moléculaire à une résolution de 2,0 Å (Tableau 1). La structure globale du complexe est illustrée à la Fig. 1A. Tous les résidus à l'interface entre les molécules SAG et MHC présentent une densité électronique non ambiguë. De plus, tous les résidus SEI sont bien définis, y compris ceux formant la boucle β4-β5 (voir ci-dessous). Dans le complexe, tous les contacts effectués par SEI sont sur la chaîne β de DR1 et le peptide HA ; il n'y a pas d'interactions entre la chaîne α de DR1 et la SAG. Le motif β-grasp de la partie C-terminale de SEI entre en contact avec l'hélice α du domaine β1 de HLA-DR1, ainsi qu'avec la partie N-terminale de HA-(306-318) (Fig. 1B). L'interaction entre SEI et la chaîne β de DR1 est médiée en partie par un ion zinc, dont l'identité a été confirmée par spectroscopie d'absorption atomique (données non présentées). L'importance de Zn2+ pour la stabilisation complexe est étayée par la constatation que l'ajout d'EDTA abolit la liaison de SEI à HLA-DR1 en solution (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006 ; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). Cependant, l'occupation de Zn2+ dans le cristal est étonnamment faible. Dans le modèle final affiné, son occupation a été fixée à 0,3, ce qui a donné un facteur de température de 30,7 Å2, très proche de la valeur moyenne de l'atome de la chaîne principale B de 33,6 Å2 pour les molécules de protéines (Tableau 1). La faible occupation en zinc pourrait s'expliquer par des traces d'EDTA dans la solution protéique utilisée pour la cristallisation, car l'EDTA était présent tout au long de la préparation de HLA-DR1 sauf au stade de la dialyse finale. L'EDTA résiduel aurait pu éliminer le Zn2+ du SEI, avant ou après la formation des cristaux. Bien que l'EDTA élimine la liaison détectable de SEI à HLA-DR1 pendant la filtration sur gel (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006 ; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar), il est probable que le SAG conserve une certaine affinité pour le CMH, même en l'absence de Zn2+. Sous les fortes concentrations de protéines dans les gouttes de cristallisation, de faibles affinités suffisent souvent pour la co-cristallisation. Alternativement, même si chaque molécule complexe dans le cristal contenait initialement du Zn2+, son élimination partielle par l'EDTA ne perturberait pas nécessairement le complexe SEI·HA·DR1, car les contacts du réseau pourraient compenser les réductions d'affinité. Conformation de la boucle β4-β5 et implications pour la liaison TCR - Dans presque toutes les structures SAG précédemment rapportées, à la fois libres et liées aux ligands MHC ou TCR, peu ou pas de densité électronique a pu être observée pour les résidus reliant les brins β 4 et 5 du domaine N-terminal (10Jardetzky T.S. Brown J.H. Gorga J.C. Stern L.J. Urban R.G. Chi Y.I. Stauffacher C. Strominger J.L. Wiley D.C. Nature. 1994 ; 368: 711-718Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar, 24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996 ; 271: 2212-2216Google Scholar, 30Schad E.M. Zaitseva I. Zaitsev V.N. Dohlsten M. Kalland T. Schlievert P.M. Ohlendorf D.H. Svensson L.A. EMBO J. 1995 ; 14: 3292-3301Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar, 31Fields B.A. Malchiodi E.L. Li H. Ysern X. Stauffacher C.V. Schlievert P. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Nature. 1996 ; 384: 188-192Crossref PubMed Scopus (255) Google Scholar, 32Sundberg E. Jardetzky T. Nat. Struct. Biol. 1999 ; 6: 123-129Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 33Li H. Llera A. Tsuchiya D. Leder L. Ysern X. Schlievert P.M. Karjalainen P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 1998 ; 9: 807-816Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (155) Google Scholar, 34Roussel A. Anderson B.F. Baker H.M. Fraser J.D. Baker E.N. Nat. Struct. Biol. 1997 ; 4: 635-643Crossref PubMed Scopus (86) Google Scholar, 35Papageorgiou A.C. Tranter H.S. Acharya K.R. J. Biol. Chem. 1998 ; 277: 61-79Google Scholar, 36Papageorgiou A.C. Baker M. McLeod J. Goda S. Manzotti C. Sansom D. Tranter H. Acharya K.R. J. Biol. Chem. 2004 ; 279: 1297-1303Abstract Full Text PDF PubMed Scopus (13) Google Scholar, 37Cho S. Swaminathan C.P. Yang J. Kerzic M.C. Guan R. Kieke M.C. Kranz D.M. Mariuzza R.A. Sundberg E.J. Structure (Camb.). 2005 ; 13: 1775-1787Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (36) Google Scholar), ce qui implique de la flexibilité. Dans le complexe SEI·HA·DR1, en revanche, la boucle β4-β5 de SEI (résidus 67–75) est bien ordonnée (Fig. 2A), même s'il manque la liaison disulfure typique des autres SAG. Les alignements de séquence montrent que cette boucle est de 1 à 6 résidus plus courte dans le SEI que dans la plupart des SAG (Fig. 3), ce qui pourrait expliquer pourquoi elle adopte une conformation définie dans le complexe SEI·HA·DR1 (la structure du SEI non lié est inconnue). Alternativement, les contacts de réseau avec une molécule complexe voisine dans le cristal (qui comprennent plusieurs liaisons hydrogène entre les résidus de boucle Cys73 et Ser75 et une molécule DR1 liée à la symétrie) peuvent expliquer l'ordre de la boucle β4-β5 dans la structure SEI·HA· DR1.FIGURE 3Alignement de séquence basé sur la structure de la famille de zinc des superantigènes. Les éléments de structure secondaires pour SEI (top) sont désignés par des gribouillis (α-hélices et 310 hélices (η)) et des flèches (brins β) ; ceux-ci sont numérotés selon leur ordre d'apparition dans les séquences. Les chiffres en haut font référence aux résidus SEI. Les caractères blancs sur fond rouge montrent des résidus strictement conservés. Les résidus bien conservés sont dessinés en rouge et encadrés en bleu. Les résidus restants sont noirs. Les triangles au-dessus de la séquence SEI marquent les résidus impliqués dans les interactions avec HA·HLA-DR1 dans la structure cristalline. Les trois résidus impliqués dans la coordination Zn2+ dans SEI sont marqués par des triangles verts ; les autres résidus en interaction sont marqués par des triangles bleus. Les alignements de séquence ont été effectués avec ClustalW, et la figure a été générée à l'aide de ESPript.View Large Image Figure ViewerDownload Hi-res image Download (PPT) La conformation et la séquence d'acides aminés de la boucle β4-β5 peuvent influencer la spécificité de liaison Vβ de SEI et d'autres SAG. Ainsi, la structure de SPEC en complexe avec le Vβ2.1 humain a montré que la boucle β4-β5 apporte une contribution substantielle à l'interface de liaison (38Sundberg E.J. Li H. Llera A.S. McCormick J.K. Tormo J. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002 ; 10: 687-699Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (94) Google Scholar). Comme SPEC, les cinq autres SAG zinc-dépendants connus de Streptococcus (SPEG, SPEH, SPEJ, SMEZ1 et SMEZ2) stimulent également les cellules T exprimant Vβ2.1 (39Proft T. Fraser J.D. Clin. Exp. Immunol. 2003 ; 133: 229-306Crossref Scopus (343) Google Scholar). En revanche, aucun SAG dépendant du zinc de Staphylococcus, y compris SEI, ne reconnaît Vβ2.1. Pour aider à expliquer l'absence d'interaction entre SEI et Vβ2.1, SEI a été superposé à SPEC dans la structure SPEC· Vβ2.1 (38Sundberg E.J. Li H. Llera A.S. McCormick J.K. Tormo J. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002 ; 10: 687-699Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (94) Google Scholar). Dans le complexe amarré (Fig. 2B), des affrontements stériques majeurs sont évidents entre la boucle β4-β5 de SEI et les première et deuxième régions déterminant la complémentarité (CDR1 et CDR2) de Vβ2.1. Ces conflits découlent des orientations très différentes de la boucle β4-β5 dans SEI et SPEC, soulignant l'importance de cette boucle dans la détermination de la spécificité de liaison à la Vβ. Structure de l'interface et interactions avec le zinc et le peptide· MHC-Le complexe de SEI avec HA·DR1 enterre 1163 Å2 de surface calculée avec Areaimol dans la suite de programmes CCP4 (40Collaborative Computational Project, Number 4 (CCP4) Acta Crystallogr. Sect. D Biol. Crystallogr. 1994 ; 50: 760-763Crossref PubMed Scopus (19664) Google Scholar), dont 596 Å2 est apporté par le peptide·MHC et 567 Å2 par le SAG. En comparaison, les surfaces enterrées totales dans les complexes SEH·HA·DR1 et SPEC·MBP· DR2a sont considérablement plus grandes : 1465 et 1628 Å2, respectivement (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001 ; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001 ; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). Pour le complexe SEI·HA·DR1, 22% (132 Å2) de la surface enterrée du peptide·MHC est apporté par le peptide lié au MHC, contre 28% (208 Å2) pour le complexe SEH·HA·DR1 et 34% (265 Å2) pour le complexe SPEC·MBP·DR2a. Pas de réarrangement majeurTranslated Description (Spanish)
Los superantígenos son proteínas bacterianas o virales que provocan la activación masiva de las células T a través de la unión simultánea a los receptores de células T y del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de clase II. Esta activación da como resultado la liberación incontrolada de citocinas inflamatorias, causando un shock tóxico. Una propiedad notable de los superantígenos, que los distingue de los receptores de células T, es su capacidad para interactuar con múltiples alelos del MHC de clase II independientemente del péptido unido al MHC. Estudios cristalográficos previos han demostrado que los superantígenos estafilocócicos y estreptocócicos pertenecientes a la familia del zinc se unen a un sitio de alta afinidad en la cadena β de clase II. Sin embargo, la base para el reconocimiento promiscuo del MHC por superantígenos dependientes de zinc no es obvia, porque la cadena β es polimórfica y el péptido unido al MHC forma parte de la interfaz de unión. Para comprender cómo los superantígenos dependientes de zinc reconocen el MHC, determinamos la estructura cristalina, a una resolución de 2.0Å, de la enterotoxina estafilocócica I unida a la molécula humana de clase II HLA-DR1 que porta un péptido de la hemaglutinina de la influenza. Las interacciones entre el superantígeno y la cadena β de DR1 están mediadas por un ion de zinc, y el péptido contribuye con el 22% de la superficie enterrada del péptido ·MHC. La comparación de la estructura de la enterotoxina estafilocócica I·péptido·DR1 con las determinadas previamente reveló que los superantígenos dependientes de zinc logran una unión promiscua al MHC al dirigirse a residuos sustituidos de forma conservadora de la cadena β polimórfica. Además, estos superantígenos eluden la especificidad peptídica al comprometer péptidos unidos a MHC en sus regiones N-terminales conservadas conformacionalmente mientras minimizan las interacciones específicas de secuencia con residuos peptídicos para mejorar la reactividad cruzada. Los superantígenos son proteínas bacterianas o virales que provocan la activación masiva de las células T a través de la unión simultánea a los receptores de células T y del complejo mayor de histocompatibilidad (MHC) de clase II. Esta activación da como resultado la liberación incontrolada de citocinas inflamatorias, causando un shock tóxico. Una propiedad notable de los superantígenos, que los distingue de los receptores de células T, es su capacidad para interactuar con múltiples alelos del MHC de clase II independientemente del péptido unido al MHC. Estudios cristalográficos previos han demostrado que los superantígenos estafilocócicos y estreptocócicos pertenecientes a la familia del zinc se unen a un sitio de alta afinidad en la cadena β de clase II. Sin embargo, la base para el reconocimiento promiscuo del MHC por los superantígenos dependientes de zinc no es obvia, porque la cadena β es polimórfica y el péptido unido al MHC forma parte de la interfaz de unión. Para comprender cómo los superantígenos dependientes de zinc reconocen el MHC, determinamos la estructura cristalina, a una resolución de 2.0Å, de la enterotoxina estafilocócica I unida a la molécula humana de clase II HLA-DR1 que porta un péptido de la hemaglutinina de la influenza. Las interacciones entre el superantígeno y la cadena β de DR1 están mediadas por un ion de zinc, y el péptido contribuye con el 22% de la superficie enterrada del péptido ·MHC. La comparación de la estructura de la enterotoxina estafilocócica I·péptido·DR1 con las determinadas previamente reveló que los superantígenos dependientes de zinc logran una unión promiscua al MHC al dirigirse a residuos sustituidos de forma conservadora de la cadena β polimórfica. Además, estos superantígenos eluden la especificidad peptídica al comprometer péptidos unidos a MHC en sus regiones N-terminales conservadas conformacionalmente mientras minimizan las interacciones específicas de secuencia con residuos peptídicos para mejorar la reactividad cruzada. Superantígenos (SAG) 4Las abreviaturas utilizadas son: SAG, superantígeno; SEI, enterotoxina estafilocócica I; TCR, receptor de células T; TSST-1, toxina-1 del síndrome de choque tóxico; SPE, exotoxina pirogénica estreptocócica; CDR, región determinante de la complementariedad; HA, hemaglutinina del virus de la influenza; MHC, complejo mayor de histocompatibilidad; MBP, proteína básica de mielina.4Las abreviaturas utilizadas son: SAG, superantígeno; SEI, enterotoxina I estafilocócica; TCR, receptor de células T; TSST-1, toxina-1 del síndrome de choque tóxico; SPE, exotoxina pirogénica estreptocócica; CDR, región determinante de la complementariedad; HA, hemaglutinina del virus de la influenza; MHC, complejo mayor de histocompatibilidad; MBP, proteína básica de mielina. son una clase de proteínas causantes de enfermedades e inmunoestimuladoras de origen bacteriano o viral con la capacidad de activarse hasta el 20% de todas las células T, en comparación con el orden de solo el 0,001% de las células T para antígenos peptídicos convencionales (por lo tanto, el término "superantígeno") (1Scher M.T. Ignzowic L. Wlow.M. Kaprackr. Rev. Cell Biol. 1993; 9: 101-128Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar, 2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 435-466Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). Los SAG activan las células T al unirse simultáneamente a los receptores de células T (TCR) y las moléculas MHC de clase II, lo que resulta en la liberación masiva de citocinas inflamatorias, como la interleucina-1, la interleucina-2, el factor de necrosis tumoral-α y el factor de necrosis tumoral-β (1Scherer M.T. Ignatowicz L. Winslow G.M. Kappler J.W. Marrack P. Annu. Rev. Cell Biol. 1993; 9: 101-128Crossref PubMed Scopus (220) Google Scholar). Se cree que estas citocinas huésped son responsables de las consecuencias más graves de la intoxicación por SAG, incluida la fuga capilar, la insuficiencia renal, la dificultad respiratoria aguda y la muerte (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar). El grupo mejor caracterizado de SAG pertenece a la familia de la toxina pirogénica SAG, que actualmente cuenta con 22 miembros producidos por Staphylococcus aureus y Streptococcus pyogenes (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar, 4Sundberg e.j. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. Opin. Immunol. 2002; 14: 36-44Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar). Estas toxinas incluyen enterotoxinas estafilocócicas A a M (SEA a SEM, excepto que no hay F), toxina-1 del síndrome de choque tóxico estafilocócico (TSST-1), superantígeno estreptocócico (SSA), exotoxina Z mitogénica estreptocócica (SMEZ) y exotoxinas A pirogénicas estreptocócicas (SPEA), SPEC, SPEG, SPEH y SPEJ (5Bohach G.A. Fast D.J. Nelson R.D. Schlievert P.M. Crit. Rev. Microbiol. 1990; 17: 251-272Crossref PubMed Scopus (410) Google Scholar, 6Kotb M. Curr. Opin. Microbiol. 1998; 1: 56-65Crossref PubMed Scopus (40) Google Scholar, 7Dinges M.M. Orwin P.M. Schlievert P.M. Clin. Microbiol. Rev. 2000; 13: 16-34Crossref PubMed Scopus (1276) Google Scholar, 8McCormick J.K. Schlievert P.M. Fischetti V. Novick R. Ferretti J. Portnoy D. Rood J. Gram Positive Pathogens. American Society for Microbiology, Washington, D. C.2000: 43-52Google Scholar). Estas proteínas se encuentran entre los pirógenos más potentes conocidos y son capaces de inducir el síndrome de shock tóxico, una enfermedad de inicio agudo caracterizada por fiebre alta e hipotensión que puede conducir a insuficiencia orgánica múltiple y shock letal (3McCormick J.K. Yarwood J.M. Schlievert P.M. Annu. Rev. Microbiol. 2001; 55: 77-104Crossref PubMed Scopus (563) Google Scholar). Debido a su extrema virulencia y la facilidad con la que se pueden producir y diseminar, los SAG bacterianos han sido identificados como agentes de bioterrorismo de categoría B por los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. 5Agentes/enfermedades de bioterrorismo, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., Atlanta, GA.5Agentes/enfermedades de bioterrorismo, Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU., Atlanta, GA. Todos los SAG bacterianos conocidos comparten una estructura tridimensional característica que consiste en un dominio de barril β N-terminal y un dominio de agarre β C-terminal (2Li H. Llera A. Malchiodi E.L. Mariuzza R.A. Annu. Rev. Immunol. 1999; 17: 435-466Crossref PubMed Scopus (256) Google Scholar). A pesar de esta arquitectura común, los complejos formados entre SAGs y moléculas MHC son estructuralmente diversos, considerablemente más que los complejos SAG·TCR (4Sundberg e.j. Li Y. Mariuzza R.A. Curr. Opin. Immunol. 2002; 14: 36-44Crossref PubMed Scopus (60) Google Scholar) Por lo tanto, los estudios cristalográficos de rayos X y de unión han demostrado que las moléculas de MHC de clase II poseen dos sitios de unión independientes para SAG bacterianos: 1) un sitio de baja afinidad (KD ∼ 10–5 m) en la cadena α conservada; y 2) un sitio de alta afinidad dependiente de zinc (KD ∼ 10–7 m) en la cadena β polimórfica. Con base en el análisis de secuencia, los SAG se pueden dividir en tres grupos de acuerdo con la forma en que se unen al MHC: 1) aquellos que se unen solo a la cadena α del MHC a través del sitio de baja afinidad (Seb, SEC1-3, seg, TSST-1, SPEA, SSA); 2) aquellos que se unen solo a la cadena β del MHC a través del sitio de alta afinidad dependiente de zinc (Seh, SEI, SEJ, SEK, SEL, SEM, SPEC, SPEG, SPEH, SPEJ, SMEZ); y 3) aquellos que reticulan dos moléculas del MHC al unir simultáneamente la cadena α de un MHC y la cadena β de otro MHC a través de los sitios de baja y alta afinidad, respectivamente (SEA, SED, VÉASE). Una característica única de los SAG bacterianos, que es un importante contribuyente a su toxicidad, es la capacidad de los SAG individuales para unirse a diferentes moléculas del MHC de clase II, en gran medida independientemente de la secuencia del péptido unido al MHC. De esta manera, los SAG maximizan las interacciones TCR-MHC y la activación de células T resultante. Para SAG tales como Seb y SEC3, que se unen al sitio de baja afinidad en la cadena α de clase II, el reconocimiento de múltiples alelos de MHC por una sola toxina se explica fácilmente por las estructuras cristalinas de estos SAG unidos a HLA-DR1, una molécula humana de clase II (10Jardetzky T.S. Brown J.H. Gorga J.C. Stern L.J. Urban R.G. Chi Y.I. Stauffacher C. Strominger J.L. Wiley D.C. Nature. 1994; 368: 711-718Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar, 11Sundberg e.j. Andersen P. S. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R. A. Structure (Camb.). 2003; 11: 1151-1161Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (22) Google Scholar). En estos complejos, el dominio N-terminal de Seb o SEC3 entra en contacto con el dominio α1 de DR1, lejos del surco de unión al péptido. Debido a que la cadena α de DR no es polimórfica y debido a que el SAG no entra en contacto con el péptido unido al MHC, el resultado es un reconocimiento promiscuo del MHC. Por el contrario, la base estructural para el reconocimiento cruzado de MHC por SAG dependientes de zinc es mucho menos evidente, a pesar de las estructuras disponibles de dos SAG, Seh y SPEC, unidas a HLA-DR1 y HLA-DR2a, respectivamente (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). En estos complejos, el dominio C-terminal del SAG entra en contacto con el dominio β1 de HLA-DR, que es polimórfico, así como con el péptido unido al MHC. De hecho, el péptido representa ~25% del área de superficie de la molécula de MHC enterrada por Seh o SPEC, similar a los complejos TCR·péptido·MHC, en los que el TCR exhibe una especificidad exquisita tanto para el péptido como para el MHC (14Rudolph M.G. Stanfield R.L. Wilson I.A. Annu. Rev. Immunol. 2006; 24: 419-466Crossref PubMed Scopus (892) Google Scholar). Para comprender mejor el reconocimiento del MHC por los SAG dependientes de zinc, determinamos la estructura cristalina de la enterotoxina estafilocócica I (SEI) unida a HLA-DR1 que porta un péptido de la hemaglutinina del virus de la influenza (HA-(306–318)). SEI, que está codificado en el operón egc de S. aureus (15Jarraud S. Peyrat M.A. Lim A. Tristan A. Bes M. Mougel C. Etienne J. Vandenesch F. Bonneville M. Lina G. J. Immunol. 2001; 166: 669-677Crossref PubMed Scopus (422) Google Scholar), se asocia con el síndrome de shock tóxico menstrual y no menstrual, además de la intoxicación alimentaria (16Banks M.C. Kamel N.S. Zabriskie J.B. Larone D.H. Ursea D. Posnett D.N. J. Infect. Dis. 2003; 187: 77-86Crossref PubMed Scopus (32) Google Scholar) y diversas enfermedades veterinarias (17Omoe K. Ishikawa M. Shimoda Y. Hu D.L. Ueda S. Shinagawa K. J. Clin. Microbiol. 2002; 40: 857-862Crossref PubMed Scopus (307) Google Scholar). Comparación de la estructura SEI·HA·HLA-DR1 con las de Seh y SPEC unidas a MHC clase II (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar) revela cómo los SAG dependientes de zinc eluden la especificidad peptídica y cómo se dirigen a los residuos clave de la cadena β polimórfica de clase II para lograr la unión promiscua al péptido·MHC. Expresión y purificación de SEI: el gen sei se clonó y se expresó en Escherichia coli como se describió anteriormente (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). En resumen, se clonó sei de la cepa Fc30 de S. aureus clínicamente aislada (AAX84810) en el sitio de clonación BamHI/EcoRI del vector de expresión bacteriano pET32a. 3C, que codifica tiorredoxina y una secuencia de reconocimiento de proteasa 3C (19WALKER P.A. Leong L.E. Ng P.W. Tan S.H. Waller S. Murphy D. Porter A.G. Bio/Technology. 1994; 12: 601-605 Crossref PubMed Scopus (134) Google Scholar) directamente aguas arriba del sitio de BamHI. Se injertaron seis tripletes que codifican histidina en el extremo 3'del gen sei para facilitar la purificación de la proteína de fusión tiorredoxina-SEI. Para la expresión, las células Origami (DE3) transformadas (Novagen) se cultivaron a 30 °C en medio LB que contenía 100 μg/ml de ampicilina y 30 μg/ml de cloranfenicol. Las bacterias se indujeron con isopropil-β-d-tiogalactopiranósido 0,1 mm a una absorbancia de 1,0 a 600 nm. Después de la inducción, los cultivos se incubaron durante 4 h con agitación constante. SEI se expresó como una proteína de fusión citoplasmática soluble (20Langley R. Wines B. Willoughby N. Basu I. Proft T. Fraser J. J. Immunol. 2005; 174: 2926-2933Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar). La proteína se purificó usando un adsorbente de quelato de Ni2+ (Qiagen), se escindió con proteasa 3C (amablemente proporcionada por el Dr. R. Langley) y se volvió a someter a cromatografía de afinidad de Ni2+ para separar SEI de tiorredoxina. SEI se purificó adicionalmente utilizando una columna de intercambio catiónico Mono S (Amersham Biosciences). La expresión y purificación de HLA-DR1—HLA-DR1 se produjo mediante plegamiento in vitro a partir de cuerpos de inclusión bacterianos como se describe (21Frayser M. Sato A.K. Xu L. Stern L.J. Protein Expr. Purif. 1999; 15: 105-114Crossref PubMed Scopus (87) Google Scholar). En resumen, los plásmidos que codifican la cadena α de HLA-DR1 (DRA*0101) y la cadena β (DRB1*0101) se transformaron por separado en células de E. coli BL21(DE3) (Stratagene). Las bacterias se cultivaron a 37 °C hasta una absorbancia de 0,6-0,7 a 600 nm, y se añadió isopropil-β-d-tiogalactopiranósido 1 mm. Los cuerpos de inclusión se lavaron extensamente y las subunidades se purificaron en condiciones desnaturalizantes y reductoras utilizando una columna de intercambio aniónico HQ50 (PerSeptive Biosystems). Los rendimientos de las subunidades α y β de DR1 fueron de 16 y 20 mg/litro de medio de cultivo, respectivamente. Las subunidades purificadas se diluyeron gota a gota con agitación constante hasta una concentración final de 50 μg/ml en una solución de plegamiento de 20 mm de Tris-HCl (pH 8,5), 25% (p/v) de glicerol, 0,5 mm de EDTA, 3 mm de glutatión reducido y 0,3 mm de glutatión oxidado y se mantuvieron a 4 °C durante 2 días en presencia de 1 μm de péptido HA-(306–318) (PKYVKQNTLKLAT). El HA·HLA-DR1 recombinante se purificó a partir de la mezcla de plegamiento usando una columna de intercambio aniónico Mono Q (Amersham Biosciences) equilibrada con Tris-HCl 20 mm (pH 8.0) y se desarrolló con un gradiente lineal de NaCl. La proteína eluyó como un solo pico a 0.15 m NaCl. Cristalización y recopilación dedatos-HLA-DR1 ·HA y SEI se premezclaron en una relación molar 1:1, y el complejo se purificó con una columna Superdex S-200 (Amersham Biosciences) antes de la cristalización. Los cristales se cultivaron a temperatura ambiente en gotas colgantes mezclando 1 μl de solución de proteína a 10 mg/ml en Hepes de 10 mm y NaCl de 15 mm (pH 7,5) con 1 μl de solución de depósito que contenía dioxano al 10% (v/v), (NH4)2SO4 de 1,2 mm y Hepes de 100 mm (pH 7,5). Los cristales piramidales grandes, pero hermanados, crecieron durante un periodo de 2 semanas. Los cristales individuales se obtuvieron por microsiembra a una concentración de proteína de 7 mg/ml. Para la recopilación de datos, los cristales se crioprotegieron mediante remojo breve en licor madre que contenía 15% (v/v) de glicerol y se enfriaron instantáneamente en una corriente de nitrógeno. Los datos de difracción de rayos X a una resolución de 2.0 Å se registraron internamente a 110 K utilizando un detector de placa de imagen IV2+ del eje R equipado con espejos Ósmicos y montado en un generador de rayos X Cu-Kα de ánodo giratorio Rigaku. Los datos se procesaron y escalaron con CrystalClear (22Pflugrath J.W. Acta Crystallogr. Secc. D Biol. Crystallogr. 1999; 55: 1718-1725 Crossref PubMed Scopus (1410) Google Scholar). Las estadísticas de recopilación de datos se resumen en la Tabla 1.TABLE 1Recogida de datos y estadísticas de refinamiento de estructuraRecogida de datosRango de resolución (Å) 40.0-2.0Grupo espacialC2Parámetros de celda (Å, °) a = 150.40, b = 99.93, c = 72.92 β = 92.0Reflexiones únicasaLos valores entre paréntesis son estadísticas de la cáscara de mayor resolución (2.07-2.00 Å) .72,148 (7089) Completitud (%)aLos valores entre paréntesis son estadísticas de la cáscara de mayor resolución (2.07-2.00 Å) .99.2 (98.0) Remergía (%)aLos valores entre paréntesis son estadísticas de la cáscara de mayor resolución (2.07-2.00 Å)., bRemergía = Σ 〉|Ij — 〈I | ΣIj, donde Ij 〉 es la intensidad de una reflexión individual e 〈I es la intensidad promedio de esa reflexión.7.5 (37.8)I/σ (I) 9.7 (3.3) Redundancia4.05 (3.93) Rango de resolución de refinamiento (Å) 40.0-2.0Rescrist (%) cr y I es la intensidad promedio de esa reflexión.7.5 (37.8) I/Σ (I). Rfree es el mismo que para Rcryst, pero se calcula para un 4,0% seleccionado al azar de las reflexiones no incluidas en el refinamiento.21.3Rfree (%) cRcryst = Σ "Fo| — |Fc" |Σ|Fo|, donde Fc es el factor de estructura calculado. Rfree es igual que para Rcryst, pero se calcula para un 4,0% seleccionado aleatoriamente de reflexiones no incluidas en el refinamiento.25.2No. de reflexiones utilizadas69,190No. de reflexiones en Rfree conjunto2,949No. de átomos de proteínas no de hidrógeno4,859No. de SO42- iones4No. de Zn2+ iones1No. de moléculas de Hepes1No. de moléculas de dioxano2No. de moléculas de agua460r.m.s. longitudes de enlace de desviación (Å) dr.m.s., cuadrado medio de raíz.0.012r.m.s. ángulos de enlace de desviación (°) dr.m.s., cuadrado medio de raíz.1.45Factores de temperatura promedio (Å2) Átomos de la cadena principal de la proteína33.6Atomos de la cadena lateral de la proteína34.2Waters35.6Factor de temperatura de la gráfica de Wilson (Å2) 29.4Estadísticas de la gráfica de RamachandranMás favorecidas (%) 90.8Adicionales permitidas (%) 8.8Generalmente permitidas (%) Los 〈valores 〉de 0.4a entre paréntesis son estadísticas de la capa de mayor resolución (2.07-2.00 〈Å〉). Rbmerge = Σ | I — I | ΣI, donde Ij es la intensidad de reflexión individual y I es la intensidad de reflexión promedio de ese cristalino. Rfree es igual que para Rcryst, pero se calcula para un 4.0% seleccionado aleatoriamente de reflexiones no incluidas en el refinement.d r.m.s., cuadrado medio de la raíz. Tabla abierta en una nueva pestaña Determinación y refinamiento de la estructura: la estructura del complejo SEI·HA·HLA-DR1 se resolvió mediante reemplazo molecular utilizando Phaser (23McCoy A.J. Grosse-Kunstleve R.W. Storoni L.C. Read R.J. Acta Crystallogr. Secc. D Biol. Crystallogr. 2005; 61: 458-464 Crossref PubMed Scopus (1590) Google Scholar). Los modelos de búsqueda consistieron en SEA (24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996; 271: 2212-2216Google Scholar) (código de acceso del Protein Data Bank 1SXT) y HA-(306–318)·HLA-DR1 (25Stern L. Brown J. Jardetzky T. Gorga J. Urban R. Strominger J. Wiley D. Nature. 1994; 368: 215-221 Crossref PubMed Scopus (1431) Google Scholar) (1DLH). Solo se encontró una molécula de complejo SEI·HA·HLA-DR1 en la unidad asimétrica, correspondiente a un coeficiente de Matthews de 3.72 (contenido de solvente ~67%). La solución de reemplazo molecular se refinó con Refmac 5.2 (26Murshudov G.N. Vagin A.A. Dodson e.j. Acta Crystallogr. Secc. D Biol. Crystallogr. 1999; 53: 240-255Crossref Scopus (13708) Google Scholar), y el modelo se ajustó manualmente con XtalView (27McRee D.E.J. Struct. Biol. 1999; 125: 156-165 Crossref PubMed Scopus (2016) Google Scholar) basado en mapas de densidad electrónica Fo – Fc y 2Fo – Fc ponderados por σA. Los parámetros TLS se refinaron, así como los factores de temperatura (B). El modelo final comprende los residuos 4–216 de SEI, 4–181 de DR1-α, 1–190 de DR1-β y 306–318 de HA y 460 moléculas de agua. El modelo también contiene un ion zinc, cuatro iones sulfato, dos moléculas de dioxano y una molécula de Hepes, lo que resulta en un Rcryst final de 21.3% y Rfree de 25.2% a una resolución de 2.0 Å. La calidad del modelo se examinó con PROCHECK (28Laskowski R. Moss D. Thornton J. J. Mol. Biol. 1993; 231: 1049-1067Crossref PubMed Scopus (1071) Google Scholar) y Molprobity (29Davis I.W. Murray L.W. Richardson J.S. Richardson D.C. Nucleic Acids Res. 2004; 32: W615-W619Crossref PubMed Scopus (791) Google Scholar). Las estadísticas de refinamiento se resumen en la Tabla 1. Las coordenadas atómicas y los factores de estructura para el complejo SEI·HA·HLA-DR1 se han depositado en el Protein Data Bank con el código de acceso 2G9H. Visión general del complejo: la estructura de SEI unida a HA-(306–318)·HLA-DR1 se determinó mediante reemplazo molecular a una resolución de 2.0 Å (Tabla 1). La estructura general del complejo se muestra en la Fig. 1A. Todos los residuos en la interfaz entre las moléculas SAG y MHC muestran una densidad electrónica inequívoca. Además, todos los residuos de SEI están bien definidos, incluidos los que forman el bucle β4-β5 (ver a continuación). En el complejo, todos los contactos realizados por SEI son con la cadena β de DR1 y el péptido HA; no hay interacciones entre la cadena α de DR1 y el SAG. El motivo de agarre β de la porción C-terminal de SEI entra en contacto con la hélice α del dominio β1 de HLA-DR1, así como con la porción N-terminal de HA-(306–318) (Fig. 1B). La interacción entre SEI y la cadena β de DR1 está mediada en parte por un ion zinc, para el cual se confirmó la identidad mediante espectroscopía de absorción atómica (datos no mostrados). La importancia de Zn2+ para la estabilización compleja está respaldada por el hallazgo de que la adición de EDTA suprime la unión de SEI a HLA-DR1 en solución (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar). Sin embargo, la ocupación de Zn2+ en el cristal es sorprendentemente baja. En el modelo refinado final, su ocupación se estableció en 0.3, lo que dio un factor de temperatura de 30.7 Å2, muy cercano al valor B medio del átomo de la cadena principal de 33.6 Å2 para las moléculas de proteína (Tabla 1). La baja ocupación de zinc podría explicarse por trazas de EDTA en la solución de proteína utilizada para la cristalización, porque el EDTA estuvo presente durante toda la preparación de HLA-DR1, excepto en la etapa final de diálisis. El EDTA residual podría haber eliminado el Zn2+ del SEI, ya sea antes o después de la formación de cristales. Aunque el EDTA elimina la unión detectable de SEI a HLA-DR1 durante la filtración en gel (18Fernández M.M. De Marzi M.C. Berguer P. Burzyn D. Langley R.J. Piazzon I. Mariuzza R.A. Malchiodi E.L. Mol. Immunol. 2006; 43: 927-938Crossref PubMed Scopus (26) Google Scholar), es probable que el SAG conserve cierta afinidad por el MHC, incluso en ausencia de Zn2+. Bajo las altas concentraciones de proteína en las gotas de cristalización, las afinidades bajas a menudo son suficientes para la cocristalización. Alternativamente, incluso si cada molécula compleja en el cristal contenía inicialmente Zn2+, su eliminación parcial por EDTA no interrumpiría necesariamente el complejo SEI·HA·DR1, porque los contactos de red podrían compensar las reducciones en la afinidad. Conformación del bucle β4-β5 e implicaciones para la unión de TCR: en casi todas las estructuras SAG informadas anteriormente, tanto libres como unidas a ligandos MHC o TCR, se pudo observar poca o ninguna densidad electrónica para los residuos que conectan las cadenas β 4 y 5 del dominio N-terminal (10Jardetzky T.S. Brown J.H. Gorga J.C. Stern L.J. Urban R.G. Chi Y.I. Stauffacher C. Strominger J.L. Wiley D.C. Nature. 1994; 368: 711-718Crossref PubMed Scopus (498) Google Scholar, 24Sundstrom M. Hallen D. Svensson A. Schad E. Dohlsten M. Abrahmsen L. J. Biol. Chem. 1996; 271: 2212-2216Google Scholar, 30Schad E.M. Zaitseva I. Zaitsev V.N. Dohlsten M. Kalland T. Schlievert P.M. Ohlendorf D.H. Svensson L.A. EMBO J. 1995; 14: 3292-3301Crossref PubMed Scopus (179) Google Scholar, 31Fields B.A. Malchiodi E.L. Li H. Ysern X. Stauffacher C.V. Schlievert P. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Nature. 1996; 384: 188-192Crossref PubMed Scopus (255) Google Scholar, 32Sundberg E. Jardetzky T. Nat. Struct. Biol. 1999; 6: 123-129Crossref PubMed Scopus (45) Google Scholar, 33Li H. Llera A. Tsuchiya D. Leder L. Ysern X. Schlievert P.M. Karjalainen P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 1998; 9: 807-816Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (155) Google Scholar, 34Roussel A. Anderson B.F. Baker H.M. Fraser J.D. Baker E.N. Nat. Struct. Biol. 1997; 4: 635-643Crossref PubMed Scopus (86) Google Scholar, 35Papageorgiou A.C. Tranter H.S. Acharya K.R. J. Biol. Chem. 1998; 277: 61-79Google Scholar, 36Papageorgiou A.C. Baker M. McLeod J. Goda S. Manzotti C. Sansom D. Tranter H. Acharya K.R. J. Biol. Chem. 2004; 279: 1297-1303Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (13) Google Scholar, 37Cho S. Swaminathan C.P. Yang J. Kerzic M.C. Guan R. Kieke M.C. Kranz D.M. Mariuzza R.A. Sundberg e.j. Structure (Camb.). 2005; 13: 1775-1787Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (36) Google Scholar), lo que implica flexibilidad. En el complejo SEI·HA·DR1, por el contrario, el bucle β4-β5 de SEI (residuos 67–75) está bien ordenado (Fig. 2A), aunque carece del enlace disulfuro típico de otros SAG. Las alineaciones de secuencia muestran que este bucle es 1–6 residuos más corto en SEI que en la mayoría de los SAG (Fig. 3), lo que podría explicar por qué adopta una conformación definida en el complejo SEI·HA·DR1 (se desconoce la estructura de SEI no unido). Alternativamente, los contactos de red con una molécula compleja vecina en el cristal (que incluyen varios enlaces de hidrógeno entre los residuos de bucle Cys73 y Ser75 y una molécula DR1 relacionada con la simetría) pueden explicar el orden del bucle β4-β5 en la estructura SEI·HA·DR1. Alineación de secuencias basada en la estructura de la familia de superantígenos de zinc. Los elementos de la estructura secundaria para SEI (arriba) se denotan con garabatos (hélices α y hélices 310 (η)) y flechas (hebras β); estos se numeran de acuerdo con su orden de aparición en las secuencias. Los números en la parte superior se refieren a los residuos de SEI. Los caracteres blancos sobre fondo rojo muestran residuos estrictamente conservados. Los residuos que están bien conservados se dibujan en rojo y se enmarcan en azul. Los residuos restantes son de color negro. Los triángulos por encima de la secuencia SEI marcan los residuos involucrados en las interacciones con HA·HLA-DR1 en la estructura cristalina. Los tres residuos involucrados en la coordinación de Zn2+ en SEI están marcados con triángulos verdes; otros residuos que interactúan están marcados con triángulos azules. Las alineaciones de secuencias se realizaron con ClustalW y la figura se generó utilizando ESPript.View Large Image Figure ViewerDownload Hi-res image Download (PPT) La conformación y la secuencia de aminoácidos del bucle β4-β5 pueden influir en la especificidad de unión a Vβ de SEI y otros SAG. Por lo tanto, la estructura de SPEC en complejo con Vβ2.1 humano mostró que el bucle β4-β5 hace una contribución sustancial a la interfaz de unión (38Sundberg e.j. Li H. Llera A.S. McCormick J.K. Tormo J. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002; 10: 687-699Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (94) Google Scholar). Al igual que SPEC, los otros cinco SAG dependientes de zinc conocidos de Streptococcus (SPEG, SPEH, SPEJ, SMEZ1 y SMEZ2) también estimulan las células T que expresan Vβ2.1 (39Proft T. Fraser J.D. Clin. Exp. Immunol. 2003; 133: 229-306Crossref Scopus (343) Google Scholar). Por el contrario, ningún SAG dependiente de zinc de Staphylococcus, incluyendo SEI, reconoce Vβ2.1. Para ayudar a explicar la falta de interacción entre SEI y Vβ2.1, SEI se superpuso a SPEC en la estructura SPEC· Vβ2.1 (38Sundberg e.j. Li H. Llera A.S. McCormick J.K. Tormo J. Schlievert P.M. Karjalainen K. Mariuzza R.A. Structure (Lond.). 2002; 10: 687-699Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (94) Google Scholar). En el complejo atracado (Fig. 2B), los principales choques estéricos son evidentes entre el bucle β4-β5 de SEI y la primera y segunda regiones determinantes de complementariedad (CDR1 y CDR2) de Vβ2.1. Estos choques surgen de las orientaciones muy diferentes del bucle β4-β5 en SEI y SPEC, lo que subraya la importancia de este bucle para determinar la especificidad de unión a Vβ. Estructura de la interfaz e interacciones con zinc y péptido· MHC: el complejo de SEI con HA·DR1 entierra 1163 Å2 de área de superficie calculada con Areaimol en el conjunto de programas CCP4 (40Collaborative Computational Project, Número 4 (CCP4) Acta Crystallogr. Secc. D Biol. Crystallogr. 1994; 50: 760-763 Crossref PubMed Scopus (19664) Google Scholar), de los cuales 596 Å2 son aportados por el péptido·MHC y 567 Å2 por el SAG. En comparación, las superficies enterradas totales en los complejos Seh ·HA·DR1 y SPEC·MBP·DR2a son considerablemente mayores: 1465 y 1628 Å2, respectivamente (12Petersson K. Hakansson M. Nilsson H. Forsberg G. Svensson L. Lijas A. Walse B. EMBO J. 2001; 20: 3306-3312Crossref PubMed Scopus (84) Google Scholar, 13Li Y. Li H. Dimassi N. McCormick J.K. Martin R. Schuck P. Schlievert P.M. Mariuzza R.A. Immunity. 2001; 14: 93-104Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). Para el complejo SEI·HA·DR1, el péptido unido al MHC contribuye con el 22% (132 Å2) de la superficie enterrada del péptido·MHC, en comparación con el 28% (208 Å2) para el complejo SEH·HA·DR1 y el 34% (265 Å2) para el complejo SPEC·MBP·DR2a. Sin reordenamiento importanteFiles
pdf.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:6fbf998209cfbf3aae2095f27c572d3e
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- البنية البلورية للسم المعوي للمكورات العنقودية I (SEI) في المركب مع جزيء مركب التوافق النسيجي الرئيسي البشري من الفئة الثانية
- Translated title (French)
- Structure cristalline de l'entérotoxine staphylococcique I (SEI) en complexe avec une molécule de classe II du complexe majeur d'histocompatibilité humaine
- Translated title (Spanish)
- Estructura cristalina de la enterotoxina estafilocócica I (SEI) en complejo con una molécula de clase II del complejo mayor de histocompatibilidad humana
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1999801975
- DOI
- 10.1074/jbc.m603969200
References
- https://openalex.org/W1559008995
- https://openalex.org/W1596896862
- https://openalex.org/W1967194316
- https://openalex.org/W1980636458
- https://openalex.org/W1988784486
- https://openalex.org/W1988899912
- https://openalex.org/W1990772104
- https://openalex.org/W1994286350
- https://openalex.org/W1995134733
- https://openalex.org/W1999979786
- https://openalex.org/W2001641653
- https://openalex.org/W2002112906
- https://openalex.org/W2003262553
- https://openalex.org/W2018620812
- https://openalex.org/W2020324330
- https://openalex.org/W2023079667
- https://openalex.org/W2030789524
- https://openalex.org/W2032733534
- https://openalex.org/W2038840577
- https://openalex.org/W2041200757
- https://openalex.org/W2044682925
- https://openalex.org/W2046248566
- https://openalex.org/W2051016846
- https://openalex.org/W2056315052
- https://openalex.org/W2067086314
- https://openalex.org/W2074222872
- https://openalex.org/W2076657373
- https://openalex.org/W2081984416
- https://openalex.org/W2106008126
- https://openalex.org/W2106481565
- https://openalex.org/W2116947993
- https://openalex.org/W2118985632
- https://openalex.org/W2119135162
- https://openalex.org/W2128184382
- https://openalex.org/W2131272563
- https://openalex.org/W2134216529
- https://openalex.org/W2135839939
- https://openalex.org/W2136611616
- https://openalex.org/W2146074801
- https://openalex.org/W2146802311
- https://openalex.org/W2147774237
- https://openalex.org/W2148386309
- https://openalex.org/W2151546364
- https://openalex.org/W2151669381
- https://openalex.org/W2164655645
- https://openalex.org/W2170420780
- https://openalex.org/W2482056184
- https://openalex.org/W3188209924
- https://openalex.org/W4211016618