Caracterização da dinâmica da complexação do receptor tipo Toll 4 humano a MD-2

Abstract

Os receptores tipo Toll desempenham um importante papel na resposta imune inata, reconhecendo tanto padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs), quanto padrões moleculares associados a danos (DAMPs), liberados sob condições de injúria ou estresse celular. O receptor tipo Toll 4 humano (hTLR4), associado ao seu co-receptor, o fator de diferenciação mielóide 2 (MD-2), forma um heterodímero caracterizado como responsável pelo reconhecimento de lipopolissacarídeos bacterianos (LPS), derivados de bactérias Gram-negativas. Nestes casos, sabe-se que o MD-2 reconhece LPS e promove a dimerização do complexo hTLR4 - MD-2 - LPS, promovendo a sinalização intracelular. Já foi reportada a ausência da associação hTLR4 a MD-2, no reconhecimento de outros ligantes por hTLR4, e, nesses casos, pouco é conhecido a respeito das mudanças estruturais e conformacionais sofridas por este receptor. No presente estudo, empregando a técnica de simulação por dinâmica molecular, foram exploradas as propriedades dinâmicas do complexo de reconhecimento de LPS, hTLR4 - MD-2, bem como investigou-se as implicações da presença do co-receptor para a biologia estrutural do hTLR4. Os resultados mostram que o receptor apresenta um movimento do tipo pinça, o qual leva a um estado final mais aberto da estrutura em forma de ferradura. Ademais, a estabilidade desta estrutura parece ser influenciada pela presença do co-receptor, MD-2.

Toll-like receptors (TLRs) play an important role in innate immunity recognizing pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), as also damageassociated molecular patterns (DAMPs), released after cellular injury or stress. Human Toll-Like Receptor 4 (hTLR4) and its co-receptor, myeloid differentiation factor 2 (MD-2), as a heterodimer, is a well-known complex of Gram-negative bacteria lipopolysaccharide (LPS) recognition. In this process, MD-2 recognizes LPS and promotes the dimerization of the complex hTLR4 - MD-2 - LPS, initiating an intracellular immune signaling. Moreover, it has been reported that hTLR4 can also act in the absence of MD-2, in the case of other ligands recognition, and, in these cases, little is known about the structural and conformational changes that hTLR4 structure underwent. In the current study, employing molecular dynamics simulations, we had explored the dynamical properties of the hTLR4 - MD-2 complex and investigated the implications of the co-receptor complexation to the structural biology of hTR4. We observed that the receptor showed a tweezers-like movement, leading to a more oppened final state of its horseshoe-shaped structure. Additionally, the stability of this structure seems to be influenced by the presence of the co-receptor, MD-2.