清华大学Nature子刊发表免疫新成果

　　

生物通报道  来自清华大学、德州农工大学的研究人员在新研究中揭示出了Toll样受体13（TLR13）特异性识别单链RNA的结构机制。这项研究发布在8月31日的《自然结构与分子生物学》（Nature Structural & Molecular Biology）杂志上。

清华大学生命科学学院的柴继杰（Jijie Chai）教授、王宏伟(Hong-Wei Wang)教授和王佳伟(Jiawei Wang)助理教授是这篇论文的共同通讯作者。

天然免疫系统存在于所有多细胞动物中，是机体最古老的抗感染机制之一。先天免疫在病原体入侵后能迅速被激活，形成了防御病原体入侵的第一道防线。先天免疫系统是通过特殊的模式识别受体（PRRs）感知病原体关联的分子模式（PAMPs）来识别入侵的病原体，从而区分病原微生物与机体本身。宿主的PRRs感知病原体的PAMPs后，迅速激活一系列信号转导通路，启动宿主的防御反应，引起炎症和对感染的抵抗。

到目前为止，已经发现三类PRR: Toll样受体（TLR）、RIG-I样受体（RLR）以及NOD样受体（NLR）。
。TLRs是一类保守的跨膜蛋白家族，是典型的用于检测入侵病原体的分子传感器。它们能够广泛识别PAMPs，如细菌和真菌的细胞壁成分、细菌脂蛋白、细菌和病毒的核酸，从而诱导一些免疫效应分子的表达，促进炎症反应、激活先天免疫和适应性免疫应答。TLR在先天免疫方面的特殊意义以及在沟通先天免疫和获得性免疫方面的桥梁作用，使得生物学界和医学界对其投入了极大的热情（延伸阅读：Nature揭示先天免疫激活机制 ）。

TLRs的典型结构由三部分组成：胞外区具有亮氨酸重复序列（LRR）的N-端、跨膜区以及胞内区域具有Toll/IL-1受体区域（TIR）的C-端。胞外的LRR区域构成配体结合区，能识别各种病原体相关成分；跨膜区是富含半胱氨酸的结构域；胞内的TIR结构域可以与胞内其他相同TIR结构域的转接分子（如MyD88）相互作用启动信息传递，是TLRs向下游进行信号传递的核心元件。

Firefly™水凝胶颗粒，采用独特杂交后连接的设计对目标miRNA进行荧光标记。

根据不同的亚细胞定位，TLRs可分为细胞膜表面的TLRs(TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6和TLR10)及细胞内溶酶体、内体及内质网的TLR（目前发现的有TLR3、TLR7、TLR8、TLR9和TLR13）两大类。TLR13是一个知之甚少的TLR家族成员。近年来的研究证实TLR13可以识别细菌内23S核糖体（rRNA）的保守序列。该序列是大环内酯类、林肯酰胺以及链霉杀阳菌素类（MLS）抗生素（包括红霉素）的结合位点。

在这篇新文章中研究人员报告称，获得了小鼠TLR13胞外区结合来自23S rRNA 的13-nt单链(ss) RNA的晶体结构。他们发现ssRNA诱导了TLR13二聚化，其呈现出与在细菌核糖体中完全不同的茎环样结构，这对于TLR13识别至关重要。大多数的RNA核苷酸张开与TLR13凹面建立了碱基特异性接触，这种RNA特异性互作极为重要，其使得TLR13能够将RNA与DNA区分开来。有趣的是，研究人员预测出来自病毒的一条16-nt ssRNA也形成了相似的茎环样结构诱导了TLR13激活。

这些研究结果揭示出了TLR13序列和构象特异性识别ssRNA的结构基础。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Structural basis for specific recognition of single-stranded RNA by Toll-like receptor 13

Toll-like receptors (TLRs) have crucial roles in innate immunity, functioning as pattern-recognition receptors. TLR13 recognizes a conserved sequence from bacterial 23S rRNA and then triggers an immune response. Here we report the crystal structure of the mouse TLR13 ectodomain bound by a 13-nt single-stranded (ss) RNA derived from 23S rRNA. The ssRNA induces TLR13 dimerization but assumes a stem-loop-like structure that is completely different from that in the bacterial ribosome but nevertheless is crucial for TLR13 recognition. Most of the RNA nucleotides are splayed out to make base-specific contacts with the concave surface of TLR13, and RNA-specific interactions are important to allow TLR13 to distinguish RNA from DNA. Interestingly, a viral-derived 16-nt ssRNA predicted to form a similar stem-loop-like structure also induces TLR13 activation. Together, our results reveal the structural mechanism of TLR13's sequence- and conformation-specific recognition of ssRNA.