ILK1 (integrin-linked kinase 1), serine/threonine-protein kinase, regulates cell adhesion, and growth factor signaling pathways. And PINCH (particularly interesting new cys-his protein) is adaptor protein of ILK1, contributing focal adhesions. ILK1 interacts with cytoplasmic domain of beta-integrin, physically links integrin to actin cytoskeleton, and also transduces integrin signals to actin. To do these functions of ILK1, ILK1 should form a complex with PINCH. Many biochemical, cell biological, and genetical experiments have reported that PINCH and ILK1 form a complex with binding between PINCH LIM1 domain and ILK1 ankyrin repeats domain. To fully understand the integrin signaling pathway through ILK1, the molecular structural changes when ILK1 and PINCH form and dissociate a complex should be studied. In this paper, the crystal of PINCH LIM1 and ILK1 ankyrin repeats complex was obtained. As a future work, X-ray crystal structure of this complex could be solved after improvement of these crystals.
CD40 receptor, CD40, is tumor necrosis factor receptor superfamily member 5. CD40 is transmembrane protein, which is located in plasma membrane of B-cell. Three CD40s bind to trimer CD40 ligand as a trimer, and this complex transduces various signals with downstream regulator, TRAF (tumour necrosis factor receptor associated factor). So understanding the structural conformation of CD40-CD40L complex, the upstream regulator on immune response, is important. In this paper, the extracellular domain of CD40 receptor was crystallized, and this crystal has improved amazingly. Also, it was confirmed that this crystal could diffract X-ray.
세포의 활동을 조절하는 중요한 단백질인 인테그린(integrin)은 세포의 원형질막(plasma membrane)에 걸쳐있다. 이 단백질은 세포가 세포외 기질(extracellular matrix)또는 다른 세포를 인지하여 부착하도록 해줌으로써 세포의 이동성 및 증식을 조절하게 하는데, 이러한 세포-세포간 혹은 세포-세포외 기질간의 상호작용은 배조직을 형성하거나 성체조직의 정상적인 기능 유지에 중요하다.
PINCH (particularly interesting new cys-his protein)와 ILK1 (integrin-linked kinase 1)은 PINCH의 LIM1 domain과 ILK1의 ankyrin repeats의 결합을 통하여 단백질 복합체를 형성하는데, 이 복합체는 인테그린과 세포내의 액틴섬유를 연결하는 focal adhesion 단백질들의 중요한 기본적인 단백질 복합체이다. 인테그린이 세포외 기질과 결합하게 되면 세포내의 인테그린 말단부분에 PINCH-ILK1을 포함한 여러 단백질들이 모여 focal adhesions을 형성되게 되고, 액틴섬유와 연결된다. 따라서, 액틴 섬유와 기질성분의 상호작용이 인테그린 신호체계를 통하여 이루어지고, 막 구성분자들의 조직화에 영향을 미치며 세포내골격의 형태와 기능을 변화시키기도 한다.
이러한 인테그린 신호체계를 이해하기 위해서는 focal adhesion의 기본이 되는 PINCH-ILK1 복합체의 구조적인 연구가 필요하다. 따라서 본 논문에서는 이 복합체간의 기본적인 결합단위인 PINCH LIM1 domain과 ILK1 ankyrin repeats domain를 X-선 결정법으로 구조를 규명하기 위해 복합체의 단백질 결정을 얻었다. 이를 위해, 대장균을 이용하여 100mg 이상의 단백질 대량발현을 하였고, 단백질 복합체 형태로 이온교환, 겔크로마토그래피 등을 거쳐 정제하여 95% 순수도의 단백질 복합체를 얻었다. 비록 단백질 결정이 X-선 회절을 하기에는 크기가 작지만, 결정을 얻었다는 자체가 의미가 있다.
ILK1은 그 구조가 알려져 있지 않고, PINCH는 LIM1, LIM4 domain이 핵자기공명을 이용하여 구조가 알려져 있다. 물론 ILK1을 이루고 있는 ankyrin repeat이나 kinase domain은 유사한 아미노산을 갖는 다른 단백질들의 구조와 비슷할 것으로 예측할 수 있다. 그러나, 신호체계를 이해하고 약물을 개발하는 데에 필요한 것은 두 단백질간의 결합이 생성, 분리될 때의 분자수준의 이해이므로 이를 위해서는 단백질 결정을 통한 X-선 구조가 필수불가결이다. 따라서 앞으로 이 논문을 바탕으로 더 많은 단백질 결정 생성조건을 시도하여 X-선 회절 가능한 단백질 결정을 얻는 것이, 인테그린 신호체계를 이해하는 데 있어 제 일의 과제일 것이다.
CD40 수용체는 CD40라고도 불리며 종양 괴사 인지 수용체중 하나이다. B-세포의 표면에서 발현되는 이 단백질은 T-세포 표면에서 발현되는 CD40 리간드와 결합한다. 이후, CD40의 세포 내 구역을 통해 TRAF2나 TRAF6가 결합하고 NF-kB 활성 등과 같은 다양한 면역 신호 전달이 일어나게 된다. CD40 리간드와 TRAF의 구조는 알려졌지만, CD40의 구조는 알려져 있지 않으며, 따라서 이 논문에서는 CD40 세포외 부분의 단백질 결정을 만드는 데에 성공했으며 염화마그네슘이 첨가된 결정은 X-선 회절을 함을 확인해보았다. 현재 더 크고 질좋은 결정을 얻도록 결정향상 중에 있으며, 지금까지 만든 결정 및 앞으로 생길 결정들을 통하여 충분한 X-선 회절 데이터를 모아 최초의 CD40 구조를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
