マウスSHPS-1/SIRPアルファとそのリガンドCD47の間の特定の相互作用に関する構造的洞察

SRC相同性2ドメイン含有タンパク質チロシンホスファターゼ基質1（SHPS-1またはSIRPアルファ/ビット）は、免疫グロブリン（IG）スーパーファミリー膜貫通受容体であり、細胞間相互作用に関与するシグナル調節タンパク質（SIRP）ファミリーのメンバーです。SHPS-1はリガンドCD47に結合して細胞応答の抑制シグナルを中継しますが、同じファミリーの活性メンバーであるSirpBetaは、非常に相同質のリガンド結合ドメインをSHPS-1と共有しているにもかかわらずCD47に結合しません。SHPS-1による特定のCD47認識の分子基盤に対処するために、マウスSHPS-1（MSHPS-1）のリガンド結合ドメインの結晶構造を示します。折りたたみトポロジは、MSHPS-1がI2セットIg折り目を採用していることを明らかにしましたが、その全体構造は抗原受容体のIGVドメインに似ていますが、結晶内に二量体の界面を形成する拡張ループ構造（C'Eループ）があります。MSHPS-1の部位指向変異誘発研究では、抗原受容体の相補性決定領域に対応するC'Eループの部位と領域を含むCD47結合の臨界残基が同定されました。MSHPS-1の構造的および機能的特徴は、ヒトSHPS-1が追加のベータ鎖Dを持っていることを除いて、ヒトSHPS-1構造と一致しています。これらの結果は、結合表面の可変相補性を決定する領域のようなループ構造を示唆しています。SHPS-1は、一般に、抗原受容体と同様の方法でリガンド認識に必要であり、SIRPファミリー受容体の多様なリガンド結合特異性を説明する可能性があります。

SRC homology 2 domain-containing protein tyrosine phosphatase substrate 1 (SHPS-1 or SIRP alpha/BIT) is an immunoglobulin (Ig) superfamily transmembrane receptor and a member of the signal regulatory protein (SIRP) family involved in cell-cell interaction. SHPS-1 binds to its ligand CD47 to relay an inhibitory signal for cellular responses, whereas SIRPbeta, an activating member of the same family, does not bind to CD47 despite sharing a highly homologous ligand-binding domain with SHPS-1. To address the molecular basis for specific CD47 recognition by SHPS-1, we present the crystal structure of the ligand-binding domain of murine SHPS-1 (mSHPS-1). Folding topology revealed that mSHPS-1 adopts an I2-set Ig fold, but its overall structure resembles IgV domains of antigen receptors, although it has an extended loop structure (C'E loop), which forms a dimer interface in the crystal. Site-directed mutagenesis studies of mSHPS-1 identified critical residues for CD47 binding including sites in the C'E loop and regions corresponding to complementarity-determining regions of antigen receptors. The structural and functional features of mSHPS-1 are consistent with the human SHPS-1 structure except that human SHPS-1 has an additional beta-strand D. These results suggest that the variable complementarity-determining region-like loop structures in the binding surface of SHPS-1 are generally required for ligand recognition in a manner similar to that of antigen receptors, which may explain the diverse ligand-binding specificities of SIRP family receptors.