2017年8月1日,国际学术期刊《The Journal of Physical Chemistry Letters》在线发表了中国科学技术大学生命科学学院及微尺度物质科学国家实验室龙冬课题组与中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所许琛琦研究组的最新合作研究成果Probing Transient Release of Membrane-Sequestered Tyrosine-Based Signaling Motif by Solution NMR Spectroscopy。该研究采用新颖的液体核磁共振技术,发现记忆性B细胞抗原受体(IgG-BCR)具有结构动态性,检测到IgG胞内区瞬间膜解离构象的存在,揭示了记忆性B细胞产生基底水平信号的结构基础。

记忆性免疫应答在保护机体抵御病原体的过程中发挥着重要作用,记忆性b淋巴细胞为其重要组成部分,同时也是几乎所有现行疫苗发挥作用的免疫学基础。静息态的记忆性B细胞存在基底信号转导,其中关键抗原受体IgG-BCR有低水平的酪氨酸磷酸化,可能介导了细胞的存活。目前IgG-BCR本底磷酸化的分子机制并不清楚。该论文通过开发新颖的液体核磁共振技术,研究了IgG-BCR的结构动态性,为本底磷酸化提供了结构上的解释。

许琛琦研究组前期与清华大学刘万里研究组合作发现:在静息态的记忆性B细胞中,IgG的胞内区IgG-tail能通过静电相互作用与细胞质膜的酸性磷脂结合,从而屏蔽核心的酪氨酸,阻止IgG-BCR发生自动的磷酸化,从而维持细胞的静息态;在B细胞被抗原活化后,钙离子大量内流并干预IgG与酸性磷脂的相互作用,使得IgG-tail从膜上解离并被活化(Nature Communications 2015)。然而以上的发现并不能解释IgG为什么具有本底磷酸化的生理现象。

该项工作利用氢交换核磁波谱学方法(Hydrogen Exchange NMR Spectroscopy)研究了IgG-tail在膜结合态下的动态性,发现膜结合的IgG-tail中每个残基的氢交换速率以及溶剂暴露比率具有明显的异质性,表现出N末端低、C末端高的趋势,说明N末端残基大多处于膜结合构象,而信号模体核心酪氨酸所在的C末端残基则存在瞬间膜解离构象,而且,这部分构象的存在比率在钙离子的存在下明显增加。这种瞬时解离的构象为本底磷酸化的发生提供了结构上的可能。

除了BCR外,许琛琦研究组还系统性地研究了T细胞抗原受体TCR的活化机制,也发现酸性磷脂和钙离子可以动态调控其胞内区的结构动态性(Cell 2008,Nature 2013,Cell Research 2017,Trends Bio Chem 2014,Prog Biophy Mol Biol 2015,Nat Rev Immunol 2016,Trends Immunol 2016)。

液体核磁共振新方法检测膜结合IgG-tail的瞬时膜解离构象。左图为IgG-tail中代表性残基的氢交换速率拟合曲线;右图为膜结合IgG-tail胞内区瞬时膜解离构象示意图,红色表示胞内区信号模体的核心酪氨酸位点。

原文摘要:

Membrane sequestration of tyrosine-based signaling motifs of antigen receptors effectively restricts the signaling activities in resting lymphocytes. However, low level of basal signaling in resting cells is required for lymphocyte survival and antigen responsiveness, of which the molecular mechanism remains obscure. Here we probe the transient release of the cytoplasmic domain of the membrane-bound IgG heavy chain (mIgG-tail) by hydrogen exchange NMR spectroscopy, illustrating a dynamic molecular basis for its basal signaling activity. To solve the severe resonance overlap problem in the 2D spectra of mIgG-tail, a non-uniformly sampled pseudo-4D hydrogen exchange NMR experiment has been exploited to quantitatively measure site-specific hydrogen exchange rates. Our solution NMR study reveals transient solvent exposure of the ITT signaling motif that can be further enhanced by calcium ion, and provides insight into the mechanism of lymphocyte basal signaling.

©2017上海麦野生物科技有限公司版权所有,沪ICP 备15052348号 丨免责声明