Investigation of human il18 structures towards understanding the dynamics and self-assembly of IL18-IL18bp heterodimers

Interleukin-18 (IL18), hem doğal hem de kazanılmış bağışıklığın düzenlenmesinde yer alan enflamatuar bir sitokindir. IL18 aktivitesi, sürekli olarak salgılanan IL18 inhibitörü IL18 bağlayıcı protein (IL18BP) tarafından sıkı bir şekilde düzenlenmektedir. İnsandan çiçek virüslerine kadar bilinen tüm IL18BP'ler aynı protein katlanmasını paylaşırlar. İnsan IL18'in bilinen kristal yapılarının araştırılması, IL18'in serbest veya sinyal komplekslerinde 310 sarmal bir yapı benimserken, 68. ve 81. amino asitler arasındaki bölgenin tüm IL18-IL18BP komplekslerinde ya eksik ya da düzensiz bir yapıda olduğunu gösterdi. Bu bölgedeki C74 kalıntısının, insan IL18-IL18BP tetramerik düzeneğinde yeni bir moleküller arası disülfit bağı oluşturduğu bildirildi. Yine de bu küçük yüzey epitopunun IL18'in stabilitesi ve kendi kendine montajı üzerindeki etkisi belirsizdir. İlk olarak, IL18-IL18BP heterodimerlerinin bu küçük yüzey bölgesinin dinamiklerini moleküler dinamik simülasyonları ile araştırdık. Simülasyonlarda, küçük yüzey bölgelerinin farklı katlanmasını gözlemlemek için IL18 IL18BP'nin bilinen tüm kristal yapılarını ve AlphaFold2 ve homoloji modellemesi ile oluşturulan iki ek bilgisayar modelini kullandık. Daha sonra, önerdiğimiz insan ve Yaba benzeri hastalık virüsü tetramerlerini oluşturduk ve bunları moleküller arası disülfit bağları olsun ya da olmasın analiz ettik. Küçük yüzeylerin sarmal yapısının esnekliği azaltarak kompleksin omurgasını stabilize ettiğini bulduk. Hesaplamalı modelimiz, serbest veya sinyal kompleksi üzerindeki IL18'e benzer şekilde daha kararlı ve daha az esnek bir kısa IL18 epitopuna katlanırken, insan veya virüs IL18BP'leri ile olan komplekslerdeki IL18, daha az kararlı bir omurgaya sahip esnek bölgeler gösterdi. İnsan kristalinin çekirdeği gevşedi ve insan kristal yapısında çözücüye daha fazla maruz kalacak hale geldi. Özellikle bir tuz köprüsü, sarmalı çekirdek bölgeye bağlayarak insan IL18 yapısını sarmal konfigürasyonda stabilize etti. Disülfit bağlarını kırarak tetramerin bir tarafını rahatsız eden insan tetramerinin bivalent bağlanma modunun kompleksin stabilitesini etkilemediğini ve dolayısıyla tetramerin sağlam kaldığını gözlemledik. Dolayısıyla, IL18-IL18BP'nin tetramer oluşumu, ek bir stabilite avantajı sağladığı için konağa faydalı olabilir. Genel olarak, sonuçlarımız, 68. ve 81. amino asitler arasındaki kısa IL18 epitopunun, IL18-IL18BP heterodimerlerinin stabilitesine ve kendi kendine montajına aracılık ettiğini göstermektedir.