免疫球蛋白樣轉物3受體鑑定: 功能性以及結構性研究

Immunoglobulin-like transcript 3 (ILT3) belongs to the leukocyte immunoglobulin-like family and plays a crucial role in immune regulation. In particular, ILT3 is believed to be important for the function of tolerogenic antigen presenting cell, which is involved in inducing T cell anergy and suppressing allogeneic reactivity. Significantly, many immune-associated pathological changes have been reported to be related to ILT3, including organ transplantation acceptance, onset of autoimmune diseases, and establishing immune tolerance in cancers. However, studying underlying mechanism of ILT3 is greatly hampered because the cognate receptor of ILT3 remains unknown. Recently, we have solved crystal structure of ILT3 ectodomain and proposed a reason to explain why ILT3 does not bind to MHC class and MHC class I-like molecules. In this proposal, we aim to indentify the receptor of ILT3. We will take advantage of high affinity ILT3 tetramer-conjugated beads to perform co-precipitation assay on ILT3 target cells, and followed by identifying potential ILT3-interacting membrane proteins with Mass spectrometry. The ILT3 receptor candidates will also be verified by in vitro and in vivo binding and functional assays. Finally, the protein complex structure of ILT3 and receptor will be solved to demonstrate their binding mode.

免疫球蛋白樣轉物 3 (immunoglobulin-like transcript 3, ILT3) 主要表達於髓系細胞表面, 胞外區結構屬免疫球蛋白超家族, 但不與一型人類組織兼容性抗原結合. ILT3為耐受性樹突細胞的重要表徵, 耐受性樹突細胞能誘發T細胞無能之反應以及抑制性T細胞的分化. 故ILT3對於免疫相關疾病及癌症的發生皆扮演重要角色. 先前研究顯示ILT3的標的細胞為活化的CD4+ T細胞, 然而其受體卻尚未被鑒定出來. 本課題組先前發表了ILT3胞外區蛋白結構分析, 並提出其不與一型人類組織兼容性抗原結合之可能原因. 為求更進一步了解ILT3功能, 本研究計畫將使用ILT3四聚體以共沉澱法佐以質譜儀分析來篩選標的細胞上之可能受體蛋白, 並進行功能性實驗驗證. 隨後, 分析ILT3及其受體蛋白之複合體結構, 以期驗證先前的假設, 並更進一步說明ILT3與受體蛋白結合之機制。

免疫球蛋白样转录物 3 (immunoglobulin-like transcript 3, ILT3) 主要表达于髓系细胞表面, 胞外区结构属免疫球蛋白超家族, 但不与I型人类组织兼容性抗原结合。 ILT3为耐受性树突细胞的重要表征, 耐受性树突细胞能诱发T细胞无能之反应以及抑制性T细胞的分化。故ILT3对于免疫相关疾病及癌症的发生皆扮演重要角色。先前研究显示ILT3的目标细胞为活化的CD4+ T细胞, 然而其受体却尚未被鉴定出来。本实验室先前发表了ILT3胞外区蛋白结构分析, 并提出其不与一型人类组织兼容性抗原结合之可能原因。为求更进一步了解ILT3功能, 本研究计划将使用ILT3四聚体以共沉淀法和质谱仪分析来筛选目标细胞上可能受体蛋白, 并进行功能性实验验证。随后，分析ILT3及其受体蛋白之复合体结构, 以期验证先前的假设, 并更进一步说明ILT3与受体蛋白结合之机制。 ..课题组利用体外以及细胞实验验证ILT3四聚体可以结合结合CD11c+ 和CD14+细胞，以及表达胶原蛋白的细胞系NIH 3T3，且与NIH 3T3的结合可以被胶原蛋白水解酶所抑制。随后，利用高亲和力ILT3四聚体以共同沉淀法及质谱仪分析筛选ILT3受体，结果在CD11b+细胞中发现了ILT3配体的一些候选蛋白——胶原蛋白相关的蛋白。..课题组解析了游离形式的人破骨细胞相关受体OSCAR分子及其与胶原肽的复合物晶体结构。发现OSCAR分子具有两个免疫球蛋白样结构域，而胶原肽只结合其中一个免疫球蛋白样结构域-膜近侧结构域（Domain 2）。进一步的结构分析表明：这两个免疫球蛋白结构域的空间排布方式比较独特，两个结构域之间是钝域间角，从而暴露出位于膜近侧结构域上的胶原肽结合位点，利于胶原肽结合。此外，这种结合主要由OSCAR分子上的芳香族氨基酸酪氨酸介导，而以三聚体形式存在的胶原肽中的两条多肽链参与了结合。40个氨基酸长度以上的胶原肽能在人体温度（37度）保持稳定的三聚体构象存在，从而保证其与OSCAR分子的结合。 该研究为设计人破骨细胞抑制剂提供了重要的理论基础，将来有望应用于设计胶原肽以治疗关节炎和骨质疏松等疾病。

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