CD47への結合を媒介するSIRPアルファの新しい構造決定因子

シグナル調節タンパク質（SIRP -ALPHA、-BETA、および-GAMMA）は、白血球の移動を含むいくつかの自然免疫機能の重要な調節因子です。シルパルファとシルプガンマの膜遠位（D1）ドメインは、シルプベタではなく、CD47と呼ばれる細胞リガンドへの結合を媒介します。すべてのSIRPの細胞外ドメインは非常に相同であるため、Sirpalpha.D1に固有の16残基の一部がCD47への結合を媒介すると仮定しました。部位指向の突然変異誘発により、CD47へのシルパルファ結合はN-グリコシル化とは無関係であると判断しました。また、シルパルファの残基をSirpbetaの対応する残基と交換することにより、CD47結合に重要な3つの残基を特定しました。シルプベタへの臨界残基の累積置換により、変異タンパク質がCD47へのde novo結合をもたらしました。Sirpalpha.d1の相同性モデリングにより、臨界残基間のトポロジー関係が明らかになり、SirpalphaとSirpbetaに共通する臨界残基の同定が可能になりました。これらの臨界残基を最近報告されたSirpalpha.D1の結晶構造にマッピングすると、CD47結合に必要な新規領域が明らかになり、その結晶構造に記載されている別の推定CD47結合部位に明確で横方向です。Sirpalpha.d1のCD47への結合の媒介におけるこの側面領域の重要性は、抗シャープABSのエピトープマッピング分析によって確認されました。これらの観察結果は、膜遠位Igループ上の2つの異なるが隣接する領域に依存していると思われるシルパルファのリガンド結合要件の複雑な性質を強調しています。Sirpalpha/CD47相互作用の構造的基礎をよりよく理解することは、病理学的炎症を標的とする治療薬に関する洞察を提供する可能性があります。

Signal regulatory proteins (SIRP-alpha, -beta, and -gamma) are important regulators of several innate immune functions that include leukocyte migration. Membrane distal (D1) domains of SIRPalpha and SIRPgamma, but not SIRPbeta, mediate binding to a cellular ligand termed CD47. Because the extracellular domains of all SIRPs are highly homologous, we hypothesized that some of the 16 residues unique to SIRPalpha.D1 mediate binding to CD47. By site-directed mutagenesis, we determined that SIRPalpha binding to CD47 is independent of N-glycosylation. We also identified three residues critical for CD47 binding by exchanging residues on SIRPalpha with corresponding residues from SIRPbeta. Cumulative substitutions of the critical residues into SIRPbeta resulted in de novo binding of the mutant protein to CD47. Homology modeling of SIRPalpha.D1 revealed topological relationships among critical residues and allowed the identification of critical residues common to SIRPalpha and SIRPbeta. Mapping these critical residues onto the recently reported crystal structure of SIRPalpha.D1 revealed a novel region that is required for CD47 binding and is distinct and lateral to another putative CD47 binding site described on that crystal structure. The importance of this lateral region in mediating SIRPalpha.D1 binding to CD47 was confirmed by epitope mapping analyses of anti-SIRP Abs. These observations highlight a complex nature of the ligand binding requirements for SIRPalpha that appear to be dependent on two distinct but adjacent regions on the membrane distal Ig loop. A better understanding of the structural basis of SIRPalpha/CD47 interactions may provide insights into therapeutics targeting pathologic inflammation.