The Toll/interleukin-1 receptor (TIR) domain is a highly conserved signaling domain found in the intracellular regions of Toll-like receptors (TLRs), in interleukin-1 receptors, and in several cytoplasmic adaptor proteins, such as Myeloid differentiating factor 88 (MyD88), MyD88 adaptor-like (MAL), TIR-domain-containing adaptor protein inducing IFNβ (TRIF), TRIF-related adaptor molecule (TRAM) and sterile $\alpha$ - and armadillo-motif containing protein (SARM) in mammalian. TIR domains in plants exist as a component of a family of multi-domain proteins known as resistance (R) genes. These R proteins also contain a nucleotide-binding (NB) domain and/or a leucine-rich repeat (LRR) region. And then, bacteria also have TIR domain-containing protein. TIR domains mediate receptor signal transduction through recruitment of adaptor proteins and play critical roles in the innate immune response and inflammation. Of these, MyD88 and Mal are adaptor molecules critically involved in the TLR4 signaling pathway. While Mal has been proposed to serve as a membrane-sorting adaptor, MyD88 mediates signal transduction from activated TLR4 to downstream components. The TIR domain of MyD88 is responsible for sorting and signaling via direct or indirect TIR-TIR interactions between Mal and TLR4. However, the molecular mechanisms of TIR domains involved in multiple interactions through TLR4 signaling remain undefined. In this paper, we make stable TLR4-MyD88-MAL TIR domain complex, and obtain its crystal. These results are expected to enhance the understanding of the structure of the TLR4-MyD88-MAL TIR complex.
Toll-like receptor (TLR)은 세포에서 미생물의 특이적인 구조를 인식해서 면역반응을 일으키는 신호를 전달하는데 중요한 역할을 한다. TLR은 extracellular domain을 통해서 pathogen-associated molecular patterns(PAMPs) 인식하며 그 결과 TLR의 세포내부에 존재하는 TIR domain을 통해 세포 내부로의 신호전달을 유도하게 된다. 이러한 TLR 중 TLR4는 MyD88, MAL 이 관여하는 MyD88-dependent pathway와 TRIF, TRAM에 의한 MyD88-independent pathway로 나눌 수 있으며 모든 TLR중 TLR4만이 두 가지 pathway를 가지고 있다. 이 중 MyD88에 의한 신호전달 과정은 TLR4의 TIR domain과 함께 MAL 그리고 MyD88 의 TIR domain과 복합체를 형성하게 되며 MyD88에 존재하는 Death domain은 다시 IRAKs와 결합하여 신호를 전달하게 된다. 현재 TLR4의 extracellular domain은 그 ligand가 결합하고 있는 복합체의 구조가 밝혀져 있다. 또한 MyD88의 death domain과 IRAK2, IRAK4의 결합구조 역시 밝혀져 있다. 이 신호전달과정에서 두 복합체 사이에 해당하는 TLR의 TIR domain과 MAL, MyD88의 TIR domain의 각각의 단독 구조는 밝혀져 있으나 아직 그 복합체의 구조는 밝혀져 있지 않다. 이번 연구를 통하여 안정적으로 TIR domain 복합체를 형성하고 있는 단백질을 발현시킬 수 있었으며 이것의 단백질 결정 역시 얻을 수 있었다. 이는 TLR4의 extracellular domain 복합체와 MyD88, IRAK2, IRAK4 복합체를 연결해주는 TLR4 TIR domain과 adaptor 단백질인 MyD88, MAL이 결합한 복합체의 구조를 해석함으로써 TLR4의 내부 신호전달에 관한 이해에 도움이 될 것이다.
