computational insight into the structural organization of full-length toll-like receptor 4 dimer in a model phospholipid bilayer

رؤى حاسوبية في التنظيم البنيوي لثنائي وحدات المستقبل الشبيه بتول 4 كامل الطول في طبقة فوسفوليبيدية ثنائية نموذجية

Clicks: 375
ID: 209573
2018
Free PDF
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Emerging

Ranked #60 of 644 articles by views in sudebno-meditsinskaia ekspertiza

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale. Only the 120 most-read articles are drawn; the journal has 644 in total.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Sign in to mint
Abstract
Toll-like receptors (TLRs) are a unique category of pattern recognition receptors that recognize distinct pathogenic components, often utilizing the same set of downstream adaptors. Specific molecular features of extracellular, transmembrane (TM), and cytoplasmic domains of TLRs are crucial for coordinating the complex, innate immune signaling pathway. Here, we constructed a full-length structural model of TLR4—a widely studied member of the interleukin-1 receptor/TLR superfamily—using homology modeling, protein–protein docking, and molecular dynamics simulations to understand the differential domain organization of TLR4 in a membrane-aqueous environment. Results showed that each functional domain of the membrane-bound TLR4 displayed several structural transitions that are biophysically essential for plasma membrane integration. Specifically, the extracellular and cytoplasmic domains were partially immersed in the upper and lower leaflets of the membrane bilayer. Meanwhile, TM domains tilted considerably to overcome the hydrophobic mismatch with the bilayer core. Our analysis indicates an alternate dimerization or a potential oligomerization interface of TLR4-TM. Moreover, the helical properties of an isolated TM dimer partly agree with that of the full-length receptor. Furthermore, membrane-absorbed or solvent-exposed surfaces of the toll/interleukin-1 receptor domain are consistent with previous X-ray crystallography and biochemical studies. Collectively, we provided a complete structural model of membrane-bound TLR4 that strengthens our current understanding of the complex mechanism of receptor activation and adaptor recruitment in the innate immune signaling pathway.
تُعدّ المستقبلات الشبيهة بتول (TLRs) فئةً فريدةً من مستقبلات التعرف على الأنماط التي تُميّز مكونات ممرضة متباينة، وغالبًا ما تستخدم المجموعة نفسها من المحولات اللاحقة. وتُعدّ السمات الجزيئية المحددة للنطاقات خارج الخلوية، وعبر الغشائية (TM)، والسيتوبلازمية لهذه المستقبلات بالغة الأهمية لتنسيق مسار إشارات المناعة الفطرية المعقد. قمنا هنا ببناء نموذج بنيوي كامل الطول للمستقبل TLR4—وهو عضو خضع لدراسات مكثفة من العائلة الفائقة لمستقبل الإنترلوكين-1/المستقبل الشبيه بتول—باستخدام النمذجة بالتماثل، والإرساء البروتيني-البروتيني، ومحاكاة الديناميكا الجزيئية، وذلك لفهم التنظيم النطاقي التمايزي لـ TLR4 في بيئة مائية-غشائية. وأظهرت النتائج أن كل نطاق وظيفي لـ TLR4 المرتبط بالغشاء قد أبدى تحولات بنيوية متعددة تعد ضرورية فيزيائيًا حيوياً للتكامل مع الغشاء البلازمي. وعلى وجه التحديد، كانت النطاقات خارج الخلوية والسيتوبلازمية منغمسة جزئيًا في الوريقتين العليا والسفلى لثنائية الطبقة الغشائية، في حين مالت النطاقات عبر الغشائية بدرجة ملحوظة للتغلب على عدم التوافق الكاره للماء مع لُب الطبقة الثنائية. ويشير تحليلنا إلى وجود واجهة بديلة لتشكيل المثنويات أو واجهة محتملة لتكوين قليل القسيمات (الأوليغومرات) في TLR4-TM. علاوة على ذلك، تتوافق الخصائص الحلزونية لمثنوي TM المعزول جزئيًا مع نظيرتها في المستقبل كامل الطول. فضلاً عن ذلك، تتسق الأسطح الممتصة على الغشاء أو المعرضة للمذيب لنطاق مستقبل تول/إنترلوكين-1 مع دراسات علم البلورات بالأشعة السينية والدراسات الكيميائية الحيوية السابقة. وبصورة إجمالية، قدمنا نموذجًا بنيويًا كاملاً لـ TLR4 المرتبط بالغشاء، مما يعزز فهمنا الحالي للآلية المعقدة لتنشيط المستقبل وتجنيد المحولات في مسار إشارات المناعة الفطرية.
Reference Key
patra2018frontierscomputational Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors ;Mahesh Chandra Patra;Hyuk-Kwon Kwon;Maria Batool;Sangdun Choi
Journal sudebno-meditsinskaia ekspertiza
Year 2018
DOI
10.3389/fimmu.2018.00489
URL
http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fimmu.2018.00489/full
Keywords
molecular dynamics simulation tlr4 signal transduction plasma membrane allergy

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

Comments

No comments yet. Be the first to comment on this article.