重磅！Science 子刊揭示 T 细胞受体的「秘密生活」及其在免疫反应中的作用
丁香学术
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T 细胞抗原受体 (T cell receptor, TCR) 是一种多亚基复合体，通过结合抗原提呈细胞 (APC) 表面的抗原肽 - MHC 分子复合物（pMHC）来特异性识别抗原，对 T 细胞发挥免疫功能至关重要。TCR 可以识别「自我」和「非我」抗原，并根据抗原的特质引发特异性的下游信号通路，从而使得 T 细胞产生特异性分化并获得不同的效应功能。
TCR 有 4 种 CD3 信号链（CD3γ/δ/ε/ζ），共携带了 20 个酪氨酸磷酸化位点。不同的抗原刺激会引起不同的 TCR 磷酸化模式，从而引发特异性的免疫应答反应。
在 T 细胞识别抗原的过程中，少数 TCR 与抗原结合直接激活 T 细胞受体信号，而大量没有与抗原结合的 TCR 也可以被激活，通过信号传递与放大，从而显著增强 T 细胞反应。这些没有与抗原直接结合的 TCR 被称为旁观者 TCR，它们很大程度上仍过着「秘密生活」，参与信号放大调控的分子机制尚未明确。
图片来源：Science Signaling
2021 年 3 月 23 日，来自加拿大蒙特利尔大学的 Etienne Gagnon 教授带领团队，在 Science 子刊 Science Signaling 发表题为 TMEM16F mediates bystander TCR-CD3 membrane dissociation at the immunological synapse and potentiates T cell activation 的研究 [1]，研究揭示了 TMEM16F 在旁观者 TCR 诱导信号放大中关键作用，并确定了 TMEM16F 功能的增强作为促进 T 细胞活化的潜在治疗策略。
研究内容
图片来源：Science Signaling
既往研究表明经钙离子载体离子霉素（ionomycin）处理后，TMEM16F 对促进 T 细胞激活有潜在的作用。为了探索 TMEM16F 在调节 T 细胞激活中的分子机制，研究人员检测了在免疫突触形成过程中 TMEM16F 的亚细胞定位，发现 TMEM16F 存在于免疫突触中。
研究发现 TMEM16F 是 T 细胞中主要的细胞质膜混杂酶（scramblase）， 在细胞质膜表达，并可能在免疫突触的 TCR 信号中发挥作用。
图片来源：Science Signaling
既往研究表明 TCR 刺激后免疫突触内 ORAI1 依赖的 Ca2 + 进入细胞。有人提出，来自突触内 Ca2 + 流动会导致瞬间局部 Ca2 + 浓度增高，这可能使 CD3εCD (cytoplasmic domains) 通过竞争带负电荷的磷脂与细胞质膜分离。
本研究测量了 TMEM16F 消耗对 ionomycin 刺激的 Ca2 + 内流后 CD3εCD 细胞质膜结合的影响，由于 KIR-3-TFP 和 KIR-50-TFP 报告基因与细胞质膜之间缺乏静电相互作用，3FRET 和 50FRET 细胞系在 ionomycin 处理后的 FRET 效率没有显著变化，CD3εCD 从细胞质膜解离不仅依赖于 Ca2 + 动员提供的电荷中和，而且需要 TMEM16F 的表达和磷脂酰丝氨酸转运暴露。
图片来源：Science Signaling
研究发现 TMEM16F 的表达和磷脂酰丝氨酸转运暴露可能通过降低细胞质膜与 CD3εCD 结合的方式使旁观者 TCR 参与信号放大，从而参与 TCR 信号的传递。
图片来源：Science Signaling
本研究测量了不同细胞系中免疫突触形成过程中旁观者 CD3εCD 与细胞质膜的结合。刺激 Ame、TM 和突变的细胞系，并分析了早期 TCR 信号中关键组分的磷酸化动力学，即 CD3ζ、ZAP-70、LAT 和 MEK1/2。突变的 TMEM16F 的表达增强了对 Ca2 + 的敏感性，使更多的旁观者 TCR 通过增加磷脂酰丝氨酸转运暴露从免疫突触的细胞质膜分离，实现信号放大与传递。总之，研究发现 TMEM16F 在生理激活条件下通过 APCs 增强旁观者 TCR 活性的作用。
研究意义
图片来源：Science Signaling
该研究探索了 TMEM16F 在免疫突触中介导旁观者 TCR-CD3 膜解离并增强 T 细胞活化的分子机制，揭示了旁观者 TCR 在 T 细胞免疫中诱导信号放大作用的分子基础，并确定了 TMEM16F 功能的增强作为促进 T 细胞活化的潜在治疗策略。
延伸阅读
图片来源：Cell
早在 2008 年，Etienne Gagnon 教授就曾在顶级期刊 Cell 上发表了题为 Regulation of T cell receptor activation by dynamic membrane binding of the CD3εcytoplasmic tyrosine-based motif 的研究 [2]，报道了 通过 CD3ε 细胞质酪氨酸基序的动态膜结合调节 T 细胞受体激活的研究成果。
图片来源：Journal of Experimental Medicine
2012 年，Etienne Gagnon 教授在顶级期刊 Journal of Experimental Medicine 发表了题为 Local changes in lipid environment of TCR microclusters regulate membrane binding by the CD3ε cytoplasmic domain 的研究 [3]，研究发现 TCR 微团簇的脂质环境局部变化可以通过 CD3ε 胞质结构域调控 TCR 膜结合，在 T 细胞早期激活过程中有着重要意义。
图片来源：Methods Mol Biol
2017 年 Etienne Gagnon 教授在 Methods Mol Biol 发表了题为 Studying dynamic plasma membrane binding of TCR-CD3 chains during immunological synapse formation using donor-quenching FRET and FLIM-FRET 的研究 [4]， 研究发现 TCR 相关的 CD3 链和其他 T 细胞跨膜受体的细胞质域与质膜的动态结合。该团队提出了通过细胞质结构域的质膜结合可能是调节免疫系统中重要受体信号传导功能的一种新的机制。
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参考资料：
题图来源：站酷海洛 Plus
