danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2024-68-6-460-464dan-1222Research ArticleБИОЛОГИЯBIOLOGYКонформационные особенности белка HVEM при его цис- и транс-связывании с белком BTLAConformational features of HVEM protein upon its cis and trans binding to BTLA proteinУрбанВ. А.UrbanV. A.

Урбан Виктор Андреевич – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Urban Viktar A. – Ph. D. (Biology), Senior Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

urban@ibce.byКонстантиновФ. О.KanstantinauF. O.

Константинов Франц Олегович – аспирант

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Kanstantinau Frants O. – Postgraduate Student

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

frantskanstantinau@gmail.comВересовВ. Г.VeresovV. G.

Вересов Валерий Гавриилович – д-р биол. наук, гл. науч. сотрудник

ул. Академическая, 27, 220072, Минск

Veresov Valery G. – D. Sc. (Biology), Chief Researcher

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

veresov@ibce.byИнститут биофизики и клеточной инженерии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Biophysics and Cell Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus202408012025686460464Copyright © Урбан В.А., Константинов Ф.О., Вересов В.Г., 20252025Урбан В.А., Константинов Ф.О., Вересов В.Г.Urban V.A., Kanstantinau F.O., Veresov V.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1222

Активация T-клеток начинается при распознавании антигена T-клеточным рецептором и регулируется сигналами, генерируемыми костимулирующими и коингибирующими молекулами. Эти молекулы, называемые иммунными контрольными точками (иммунными чекпоинтами), являются привлекательными терапевтическими мишенями для иммунотерапии рака и аутоиммунных заболеваний. Коингибиторный сигнальный путь, образуемый между TNF-рецептором HVEM (HerpesVirus Entry Mediator, TNFRSF14) и BTLA (B and T Lymphocyte Attenuator), ограничивает активацию T-клеток. Однако BTLA может также служить активирующим лигандом для HVEM при его транс-взаимодействии с BTLA, находящимся на соседней клетке. Эксперименты с использованием мутагенеза показали, что HVEM и BTLA как при цис-, так и при транс-связывании обладают идентичными контактными поверхностями, что предполагает наличие значительных конформационных перестроек в стволовых областях между эктодоменом и трансмембранным доменом белка HVEM при переходе от цис- к транс-связыванию с белком BTLA. Однако из-за технических сложностей кристаллизации рецепторов на поверхности клеток, обладающих длинными стволовыми участками, атомистические 3D-структуры HVEM в цис- и транс-состоянии, а также атомистические 3D-структуры полноцепочечных цис- и транс-комплексов между HVEM и BTLA до настоящего времени неизвестны. В настоящей работе с использованием подходов биоинформатики установлены структуры полноцепочечных белков HVEM и BTLA и их комплексов при их цис- и транс-взаимодействии. Полученные результаты могут быть использованы при разработке иммунорегуляторов для лечения рака и аутоиммунных заболеваний.

T-cell activation begins upon antigenic recognition by T-cell receptor and is regulated by signals generated by co-stimulating and co-inhibiting molecules. These molecules, known as immune checkpoints, are attractive therapeutic targets for the therapy of cancer and autoimmune diseases. Co-inhibiting signal pathway formed between TNF-receptor HVEM (Herpes- Virus Entry Mediator, TNFRSF14) and BTLA (B and T Lymphocyte Attenuator) limits T-cell activation. However, BTLA can serve also as activating ligand when interacts with HVEM on adjacent cell. Mutagenesis experiments have shown that the same interface is formed between HVEM and BTLA both upon cis and trans interactions thus suggesting significant conformational rearrangement in the HVEM stalk region between ectodomain and transmembrane domains upon transfer from cis to trans binding to BTLA. However, because of technical problems of the crystallization of surface receptor with long stalks, HVEM atomistic 3D-structures including stalk region are absent up to now. In this study, the approaches of structural bioinformatics were used to determine the structures of full-length proteins HVEM and BTLA and their complexes upon cis- and trans-interactions. The results obtained can be used upon developing immunoregulators for the immunotherapy of cancer and autoimmune diseases.

T-клеткаиммунные контрольные точкиHVEMBTLAцис- и транс-связываниеT-cellimmune checkpointsHVEMBTLAcis and trans bindingРабота выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фундаментальных исследований (грант Б22-016).The work has been sponsored by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (Grant Б22-016).ReferencesBeyond the anti-PD-1/PD-L1 era: promising role of the BTLA/HVEM axis as a future target for cancer immunotherapy / C. Sordo-Bahamonde [et al.] // Mol. Cancer. – 2023. – Vol. 22. – Art. 142. https://doi.org/10.1186/s12943-023-01845-4Beyond the anti-PD-1/PD-L1 era: promising role of the BTLA/HVEM axis as a future target for cancer immunotherapy / C. Sordo-Bahamonde [et al.] // Mol. Cancer. – 2023. – Vol. 22. – Art. 142. https://doi.org/10.1186/s12943-023-01845-4Steinberg, M. W. The signaling networks of the herpesvirus entry mediator (TNFRSF14) in immune regulation / M. W. Steinberg, T. C. Cheung, C. F. Ware // Immunol. Rev. – 2011. – Vol. 244, N 1. – P. 169–187. https://doi.org/10.1111/j.1600-065x.2011.01064.xSteinberg, M. W. The signaling networks of the herpesvirus entry mediator (TNFRSF14) in immune regulation / M. W. Steinberg, T. C. Cheung, C. F. Ware // Immunol. Rev. – 2011. – Vol. 244, N 1. – P. 169–187. https://doi.org/10.1111/j.1600-065x.2011.01064.xUnconventional ligand activation of herpesvirus entry mediator signals cell survival / T. C. Cheung TC [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2009. – Vol. 106, N 15. – P. 6244–6249. https://doi.org/10.1073/pnas.0902115106Unconventional ligand activation of herpesvirus entry mediator signals cell survival / T. C. Cheung TC [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2009. – Vol. 106, N 15. – P. 6244–6249. https://doi.org/10.1073/pnas.0902115106T cell intrinsic heterodimeric complexes between HVEM and BTLA determine receptivity to the surrounding microenvironment / T. C. Cheung [et al.] // J. Immunol. – 2009. – Vol. 183, N 11. – P. 7286–7296. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0902490T cell intrinsic heterodimeric complexes between HVEM and BTLA determine receptivity to the surrounding microenvironment / T. C. Cheung [et al.] // J. Immunol. – 2009. – Vol. 183, N 11. – P. 7286–7296. https://doi.org/10.4049/jimmunol.0902490Multi-domain and complex protein structure prediction using inter-domain interactions from deep learning / Y. Xia [et al.] // Commun. Biol. – 2023. – Vol. 6. – Art. 1221. https://doi.org/10.1038/s42003-023-05610-7Multi-domain and complex protein structure prediction using inter-domain interactions from deep learning / Y. Xia [et al.] // Commun. Biol. – 2023. – Vol. 6. – Art. 1221. https://doi.org/10.1038/s42003-023-05610-7FUpred: detecting protein domains through deep-learning-based contact map prediction / W. Zheng [et al.] // Bioinformatics. – 2020. – Vol. 36, N 12. – P. 3749–3757. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btaa217FUpred: detecting protein domains through deep-learning-based contact map prediction / W. Zheng [et al.] // Bioinformatics. – 2020. – Vol. 36, N 12. – P. 3749–3757. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btaa217ThreaDom: Extracting Protein Domain Boundary Information from Multiple Threading Alignments / Z. Xue [et al.] // Bioinformatics. – 2013. – Vol. 29, N 13. – P. i247–i256. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btt209ThreaDom: Extracting Protein Domain Boundary Information from Multiple Threading Alignments / Z. Xue [et al.] // Bioinformatics. – 2013. – Vol. 29, N 13. – P. i247–i256. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btt209Zemla, A. LGA: A method for finding 3D similarities in protein structures / A. Zemla // Nucleic Acids Res. – 2003. – Vol. 31, N 13. – P. 3370–3374. https://doi.org/10.1093/nar/gkg571Zemla, A. LGA: A method for finding 3D similarities in protein structures / A. Zemla // Nucleic Acids Res. – 2003. – Vol. 31, N 13. – P. 3370–3374. https://doi.org/10.1093/nar/gkg571DynOmics: dynamics of structural proteome and beyond / H. Li [et al.] // Nucleic Acids Res. –2017. – Vol. 45, N W1. – P. W374–W380. https://doi.org/10.1093/nar/gkx385DynOmics: dynamics of structural proteome and beyond / H. Li [et al.] // Nucleic Acids Res. –2017. – Vol. 45, N W1. – P. W374–W380. https://doi.org/10.1093/nar/gkx385Seo, S. KOSMOS: a universal morph server for nucleic acids, proteins and their complexes / S. Seo, M. K. Kim // Nucleic Acids Res. – 2012. – Vol. 40, N W1. – P. W531–W536. https://doi.org/10.1093/nar/gks525Seo, S. KOSMOS: a universal morph server for nucleic acids, proteins and their complexes / S. Seo, M. K. Kim // Nucleic Acids Res. – 2012. – Vol. 40, N W1. – P. W531–W536. https://doi.org/10.1093/nar/gks525

The authors declare that there are no conflicts of interest present.