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Expression and purification of extracellular region of interleukin-13 receptor $$alpha$$1 chain and its interaction with its ligand

インターロイキン-13受容体$$alpha$$1鎖細胞外領域の発現調製とリガンドとの相互作用

黒木 良太; 本庄 栄二郎; 玉田 太郎; 有馬 和彦*; 出原 賢治*

Kuroki, Ryota; Honjo, Eijiro; Tamada, Taro; Arima, Kazuhiko*; Izuhara, Kenji*

インターロイキン-13は、IL-13受容体a1鎖(IL-13Ra1)及びIL-4受容体a鎖(IL-4Ra)という2つの受容体と相互作用し、そのシグナルを伝達する。われわれは既にIL-13Ra1のイムノグロブリン様ドメインが、IL-13の認識に重要であることを見いだしている。その相互作用様式を立体構造的に明らかにするため、IL-13Ra1及びIL-4Raの二つの受容体の細胞外領域をコードする遺伝子を抗体のFc領域の遺伝子に融合させ、さらにカイコ蛾による発現システムを用いて生産した。発現された蛋白質をProtein Gカラムを用いて精製した後、Fc領域をプロテアーゼ消化によって除去、さらに陰イオン交換クロマトグラフィーにより精製した。こうして得られたIL-13Ra1及びIL-4RaとリガンドであるIL-13との相互作用をゲル濾過を用いて解析した。その結果、IL-13は単独でIL-4Raと強く結合するが、IL-13Ra1との相互作用は弱いことがわかった。しかしながらIL-13Ra1及びIL-4Rの両方が存在するときには、IL-13の親和性は著しく向上し、3つの分子が複合体を形成することがわかった。

Interleukin-13 (IL-13) interacts with two types of receptors, the IL-13R$$alpha$$1 chain (IL-13R$$alpha$$1) and the IL-4R$$alpha$$ chain (IL-4R$$alpha$$), that transduce the IL-13 signals. In order to investigate the interaction of IL-13 with IL-13R$$alpha$$1 and IL-4R$$alpha$$, the genes coding the extracellular regions of human IL-13R$$alpha$$1 and the IL-4R$$alpha$$ containing cytokine receptor homologous region (CRH), were fused with human Fc, and expressed by silk worm. After further purification with anion-exchange chromatography, the receptors were used to investigate the ligand-receptor interaction. The size exclusion chromatography showed that association between IL-13 and IL-13Ra1 could not be observed in this condition whereas the clear association of IL-13 and IL-13Ra1 was observed after adding IL-4R$$alpha$$. It indicates that the association between IL-13 and IL-4R$$alpha$$ increase the IL-13 affinity to IL-13R$$alpha$$1.

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