揭示靜電作用介導(dǎo)Src家族激酶底物選擇性的分子機制

6月28日，國際學(xué)術(shù)期刊PNAS Plus 在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)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(xì)胞信號起始的直接調(diào)控作用。

T細(xì)胞活化依賴于細(xì)胞表面的T細(xì)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(zhì)引發(fā)特異性的下游信號通路，從而使得T細(xì)胞產(chǎn)生特異性分化并獲得不同的效應(yīng)功能。TCR復(fù)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(yīng)答反應(yīng)。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(guān)鍵所在。

為了探究這一科學(xué)問題，在許琛琦的指導(dǎo)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(shù)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(xué)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(dǎo)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(xì)胞中重構(gòu)了整個TCR復(fù)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(fù)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(guān)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(xì)胞質(zhì)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）。基于以上發(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(dá)到抑制TCR整體磷酸化的效果。在T細(xì)胞被抗原活化后，抗原結(jié)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(fù)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(guān)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(xì)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(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)提供了新的線索。

該項工作得到了上海科技大學(xué)教授王皞鵬的大力幫助，并得到國家自然科學(xué)基金委、中科院先導(dǎo)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(zhì)科學(xué)設(shè)施（上海）核磁共振系統(tǒng)、生化與細(xì)胞所細(xì)胞分析技術(shù)平臺、分子生物學(xué)技術(shù)平臺的大力支持。

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