Analysis of internal motions of interleukin-13 variant associated with severe bronchial asthma using N NMR relaxation measurements

気管支喘息を引き起こすインターロイキン-13変異体のNMR緩和法による内部運動の解析

吉田 雄一郎*; 大栗 誉敏*; 武田 知香*; 黒木 良太; 出原 賢治*; 井本 泰治*; 植田 正*

Yoshida, Yuichiro*; Okuri, Takatoshi*; Takeda, Chika*; Kuroki, Ryota; Izuhara, Kenji*; Imoto, Taiji*; Ueda, Tadashi*

インターロイキン-13(IL-13)に生じた一塩基多形(R110Q-IL-13)は、IL-13とその受容体であるIL-13Rとの親和性を低下させ気管支喘息を悪化させる。変異部位は直接受容体との相互作用部位に位置していないため、野生型IL-13とIL-13-R110Qの内部運動がどのように変化しているかを調べるため、NMRによる緩和実験を実施した。その結果、IL-13-R110Qにおいてはマイクロ秒からミリ秒の時間スケールで、受容体の相互作用にかかわるD-へリックスの内部運動が増大していることがわかった。この内部運動の変化がIL-13の受容体への親和性を低下させている可能性がある。

The single nucleotide polymorphism interleukin-13 (IL-13) R110Q is associated with severe bronchial asthma because its lower affinity leads to the augmentation of local IL-13 concentration, resulting in an increase in the signal transduction via IL-13R. Since the mutation site does not directly bind to IL-13 R2, we carried out NMR relaxation analyses of the wild-type IL-13 and IL-13 R110Q in order to examine whether the R110Q mutation affects the internal motions in IL-13 molecules. The results showed that the internal motion in the micro- to millisecond time scale on helix D, which is suggested to be important for the interaction between IL-13 and IL-13R2, is increased in IL-13-R110Q compared with that in the wild-type IL-13. It therefore appears that the difference in the internal motions on helix D between the wild-type IL-13 and IL-13-R110Q may be involved in their affinity differences with IL-13R2.