Strukturelle und biophysikalische Untersuchungen der regulatorischen Domäne von humanem Nalp1

Abstract

Das 166 kD schwere Protein Nalp1 gehört zur Familie der Nod-ähnlichen Rezeptoren (NLR), die eine wichtige Rolle im angeborenen Immunsystem spielen. Als intrazelluläre Rezeptoren erkennen sie Pathogene, die bereits in die Zelle eingedrungen sind. Nach der Aktivierung durch Pathogen-assoziierte molekulare Strukturen setzen die Nod-ähnlichen Rezeptoren über einen bislang wenig erklärten Mechanismus Entzündungsreaktionen in Gang. Im Rahmen dieser Arbeit konnte die Kristallstruktur der LRR-Domäne von humanem Nalp1 bis zu einer Auflösung von 1.65 Å aufgeklärt werden. Diese Kristallstruktur liefert die erste dreidimensionale Beschreibung der regulatorischen Domäne eines Nod-ähnlichen Rezeptors. Die Struktur zeigt, dass die LRR-Domäne von Nalp1 aus sechs vollständigen Leucin-reichen Wiederholungen besteht, die aus insgesamt sieben α-Helices und sieben β-Strängen geformt werden. Durch den geometrischen Vergleich mit LRR-Domänen anderer Proteine konnte die LRR-Domäne von Nalp1 der RI-ähnlichen Unterfamilie von LRR Proteinen zugeordnet werden. Unter Verwendung unterschiedlicher biophysikalischer Methoden wurde untersucht, ob Muramyldipeptid (MDP) an die isolierte LRR-Domäne von humanem Nalp1 bindet. In der Literatur ist MDP als Pathogen-assoziierte molekulare Struktur beschrieben worden, die in vitro den Rezeptor aktiviert. Ligandenbindungsstudien über Isothermale Titrationskaloriemetrie, Fern-UV CD Spektroskopie sowie Fluoreszenz- und Polarisationsspektroskopie zeigten keine Interaktion zwischen MDP und der LRR-Domäne von humanem Nalp1. Aus den Ergebnissen dieser Arbeit kann für den Aktivierungsmechanismus des humanen Nalp1 gefolgert werden, dass die LRR-Domäne des Rezeptors alleine nicht ausreichend ist für die Bindung des Liganden.