揭示靜電作用介導Src家族激酶底物選擇性的分子機制

6月28日，國際學術期刊PNAS Plus 在線發(fā)表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所許琛琦研究組的*新研究成果Ionic CD3-Lck interaction regulates the initiation of T-cell receptor signaling。該研究揭示了Src家族酪氨酸激酶Lck識別不同底物的新型分子機制，及其對T細胞信號起始的直接調(diào)控作用。

T細胞活化依賴于細胞表面的T細胞抗原受體（T-cell receptor， TCR）。TCR可以識別“自我”和“非我”抗原，并根據(jù)抗原的特質引發(fā)特異性的下游信號通路，從而使得T細胞產(chǎn)生特異性分化并獲得不同的效應功能。TCR復合體有4種CD3信號鏈（CD3γ/δ/ε/ζ），共攜帶了20個酪氨酸磷酸化位點。不同的抗原刺激會引起不同的TCR磷酸化模式，從而引發(fā)特異性的**應答反應。因此，闡明TCR的磷酸化機制是理解獲得性**為什么具有特異性的關鍵所在。

為了探究這一科學問題，在許琛琦的指導下，碩士研究生李倫一、博士后郭興東、博士研究生施小山、碩士研究生李昌庭等人運用多種技術手段分析了Lck磷酸化四種CD3信號鏈的過程。他們發(fā)現(xiàn)Lck具有明顯的底物選擇性，即更傾向于攜帶正電荷的CD3e鏈。生物化學與生物物理的實驗發(fā)現(xiàn)Lck的Unique domain（UD）與CD3e鏈胞內(nèi)區(qū)的堿性氨基酸富集區(qū)（BRS）發(fā)生靜電相互作用，從而高效地介導了磷酸化過程。將BRS區(qū)替換到其他的CD3鏈后，Lck對它們的磷酸化水平明顯提高。接著，他們在293FT細胞中重構了整個TCR復合體及其磷酸化調(diào)控蛋白，該系統(tǒng)可以使得他們能夠排除下游信號反饋調(diào)控來獨立地研究TCR磷酸化事件。他們發(fā)現(xiàn)利用突變削弱CD3e-BRS/Lck-UD相互作用后，TCR復合體的整體磷酸化水平會明顯降低，說明了CD3e招募Lck對TCR磷酸化的起始非常關鍵（如圖）。

許琛琦的前期工作發(fā)現(xiàn)了CD3e的BRS區(qū)可以與細胞質膜的酸性磷脂相互作用，從而使得整個CD3e的胞內(nèi)區(qū)被屏蔽在膜脂雙層中（Cell 2008）?；谝陨习l(fā)現(xiàn)，這種膜屏蔽機制既屏蔽了CD3e的酪氨酸位點，同時也阻止其BRS區(qū)與Lck的相互作用，達到抑制TCR整體磷酸化的效果。在T細胞被抗原活化后，抗原結合引起TCR形變可能使得CD3e胞內(nèi)區(qū)從膜上解離；或者鈣離子通過中和酸性磷脂負電荷的方式使得未直接接觸抗原的TCR中的CD3e胞內(nèi)區(qū)從膜上解離（Nature 2013）。不同親和力的抗原會引發(fā)不同程度的CD3e膜解離（Cell Res 2017），因此會帶來不同的Lck招募程度和TCR的磷酸化程度。

該項研究工作闡明了TCR磷酸化起始的關鍵機制，同時揭示了Src家族酪氨酸激酶具有高度底物選擇性這一現(xiàn)象。由于Src家族在多種細胞類型中都發(fā)揮重要作用，該項工作的發(fā)現(xiàn)為理解其它細胞的信號轉導提供了新的線索。

該項工作得到了上?？萍即髮W教授王皞鵬的大力幫助，并得到國家自然科學基金委、中科院先導B專項以及科技部的經(jīng)費支持。該研究工作還得到國家蛋白質科學設施（上海）核磁共振系統(tǒng)、生化與細胞所細胞分析技術平臺、分子生物學技術平臺的大力支持。

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