マンノース結合タンパク質における結合リガンドの方向多価リガンド認識への影響

マンノース結合タンパク質（MBP）は、病原性細胞表面上の高マンノース乏糖を認識するC型動物レクチンです。MBPSは、マンノースの3および4-OHに相当する2つのヒドロキシル基と一連のCa（2+）配位と水素結合を形成することにより、炭水化物リガンドに結合します。この研究では、ラット血清および肝臓MBPS（MBP-AおよびMBP-C）に結合した糖の向きの決定要因が体系的に調査されています。単糖と二糖類に浸したMBP-Aの結晶構造、および高マンノースアスパラギニルオリゴ糖によって架橋されたMBP-Aトリマーの構造は、単糖またはアルファ1-6結合マンノースが1つの方向にMBP-Aにバインドすることを明らかにしています。一方、3-OHグループと4-OHグループに関連する局所対称軸の周りで180度回転した方向にalpha1-2またはalpha1-3結合されたマンノースは結合します。対照的に、同様のリガンドのセットはすべて、単一の方向でMBP-Cに結合します。MBP-A（189）のMBP-C同等物であるバリンへの突然変異により、マンアルファ1-3manが方向の混合物に結合します。これらのデータとモデリングの組み合わせは、この位置の残基がMBPの結合リガンドの方向に影響することを示しています。結合方向の制御が多価リガンドの認識に影響を与える可能性があることを提案します。架橋結晶中の三量体の横方向の関連は、多価リガンドによって安定化されるMBP-Aのより高いオリゴマー内の相互作用を反映する可能性があります。

Mannose-binding proteins (MBPs) are C-type animal lectins that recognize high mannose oligosaccharides on pathogenic cell surfaces. MBPs bind to their carbohydrate ligands by forming a series of Ca(2+) coordination and hydrogen bonds with two hydroxyl groups equivalent to the 3- and 4-OH of mannose. In this work, the determinants of the orientation of sugars bound to rat serum and liver MBPs (MBP-A and MBP-C) have been systematically investigated. The crystal structures of MBP-A soaked with monosaccharides and disaccharides and also the structure of the MBP-A trimer cross-linked by a high mannose asparaginyl oligosaccharide reveal that monosaccharides or alpha1-6-linked mannose bind to MBP-A in one orientation, whereas alpha1-2- or alpha1-3-linked mannose binds in an orientation rotated 180 degrees around a local symmetry axis relating the 3- and 4-OH groups. In contrast, a similar set of ligands all bind to MBP-C in a single orientation. The mutation of MBP-A His(189) to its MBP-C equivalent, valine, causes Man alpha 1-3Man to bind in a mixture of orientations. These data combined with modeling indicate that the residue at this position influences the orientation of bound ligands in MBP. We propose that the control of binding orientation can influence the recognition of multivalent ligands. A lateral association of trimers in the cross-linked crystals may reflect interactions within higher oligomers of MBP-A that are stabilized by multivalent ligands.