補体タンパク質C1Qの認識領域の単一鎖形式の構造的および機能的特性評価

補体C1Qは、3つのポリペプチド鎖（A-C）から組み立てられた6つのヘテロミリックサブユニットを含む可溶性パターン認識分子です。各ヘテロトリマーは、球状認識ドメインによって延長されたコラーゲンのような茎を形成します。これらの認識ドメインは、病原体や変化した自己成分など、さまざまなリガンドを感知します。リガンド認識は、免疫グロブリンまたはペントラキシンによって直接または媒介されます。C1Qのターゲットへの多価結合は、コラーゲンのような茎を介して媒介される免疫エフェクターメカニズムを引き起こします。誘導免疫応答には、古典的な補体経路の活性化と、認識された標的の食作用の増強が含まれます。ここでは、ヒトC1Q球状領域（C1Q-SCGR）の単一鎖組換え型の最初の生成を報告します。3つのモノマーは、C1Qに構造的に関連するタンパク質であるアディポネクチンに以前に使用されていた戦略に基づいて、単一の連続ポリペプチドを生成するためにタンデムにリンクされています。得られたC1Q-SCGRタンパク質は、安定してトランスフェクトされた293-F哺乳類細胞で高収量で産生されました。組換えC1Q-SCGRは、1.35Åの解像度で解かれたX線結晶構造によって示されるように、正しく折りたたまれました。その相互作用特性は、次の生理学的C1Qリガンドを使用した表面プラズモン共鳴分析によって評価されました：C1Q球状ヘッドの受容体、長いペントラキシンPTX3、カルレチクリン、およびヘパリン。C1Q-SCGRの3D構造と結合特性は、血清由来C1Qのコラゲナーゼ消化によって生成された3鎖フラグメントの構造と類似していた。フラグメントの相互作用特性とネイティブC1Qの相互作用特性の比較は、C1Qの六量体アセンブリに関連付けられたアビディティコンポーネントの洞察を提供しました。基礎研究とその潜在的な生物医学的応用におけるC1Qの認識ドメインのこの機能的な組換え型の関心について説明します。

Complement C1q is a soluble pattern recognition molecule comprising six heterotrimeric subunits assembled from three polypeptide chains (A-C). Each heterotrimer forms a collagen-like stem prolonged by a globular recognition domain. These recognition domains sense a wide variety of ligands, including pathogens and altered-self components. Ligand recognition is either direct or mediated by immunoglobulins or pentraxins. Multivalent binding of C1q to its targets triggers immune effector mechanisms mediated via its collagen-like stems. The induced immune response includes activation of the classical complement pathway and enhancement of the phagocytosis of the recognized target. We report here, the first production of a single-chain recombinant form of human C1q globular region (C1q-scGR). The three monomers have been linked in tandem to generate a single continuous polypeptide, based on a strategy previously used for adiponectin, a protein structurally related to C1q. The resulting C1q-scGR protein was produced at high yield in stably transfected 293-F mammalian cells. Recombinant C1q-scGR was correctly folded, as demonstrated by its X-ray crystal structure solved at a resolution of 1.35 Å. Its interaction properties were assessed by surface plasmon resonance analysis using the following physiological C1q ligands: the receptor for C1q globular heads, the long pentraxin PTX3, calreticulin, and heparin. The 3D structure and the binding properties of C1q-scGR were similar to those of the three-chain fragment generated by collagenase digestion of serum-derived C1q. Comparison of the interaction properties of the fragments with those of native C1q provided insights into the avidity component associated with the hexameric assembly of C1q. The interest of this functional recombinant form of the recognition domains of C1q in basic research and its potential biomedical applications are discussed.