12月14日，國際學(xué)術(shù)期刊Frontiers in Cell and Developmental Biology在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）陳劍峰團(tuán)隊(duì)的最新研究成果“Mucin-like domain of Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule-1 facilitates integrin α4β7-mediated cell adhesion through electrostatic repulsion”。該工作揭示了細(xì)胞膜負(fù)電荷與黏膜地址素細(xì)胞黏附分子-1（Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule-1，MAdCAM-1）之間的靜電斥力調(diào)控MAdCAM-1與整合素α4β7黏附的新機(jī)制。
免疫細(xì)胞的黏附與遷移是機(jī)體免疫與宿主防御的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。免疫細(xì)胞表面的整合素、內(nèi)皮細(xì)胞表面的配體以及細(xì)胞所處微環(huán)境之間的交互作用對于調(diào)控免疫細(xì)胞的黏附與遷移至關(guān)重要。MAdCAM-1是整合素α4β7的主要配體，在腸道和腸道相關(guān)淋巴組織如派爾集合淋巴結(jié)（Peyer’s patches，PPs）和腸系膜淋巴結(jié)（mesenteric lymph nodes，MLNs）等腸內(nèi)皮細(xì)胞中特異性表達(dá)。通過與MAdCAM-1發(fā)生黏附，整合素α4β7在活化前后可以分別介導(dǎo)免疫細(xì)胞在血管內(nèi)皮表面的滾動和穩(wěn)定黏附，調(diào)控免疫細(xì)胞募集到腸道，與腸道免疫密切相關(guān)。細(xì)胞膜富含大量負(fù)電荷，其主要來源為磷脂和細(xì)胞膜蛋白胞外結(jié)構(gòu)域的糖基化修飾。而MAdCAM-1的Mucin-like結(jié)構(gòu)域是一個高糖基化結(jié)構(gòu)域，帶有大量負(fù)電。這個結(jié)構(gòu)域是否參與調(diào)控整合素α4β7介導(dǎo)的免疫細(xì)胞黏附目前尚不清楚。
在本研究中，陳劍峰研究組發(fā)現(xiàn)MAdCAM-1的Mucin-like結(jié)構(gòu)域可通過與細(xì)胞膜負(fù)電荷的靜電斥力維持其伸展方向，進(jìn)而調(diào)控其與整合素α4β7的黏附作用。研究人員首先采用結(jié)構(gòu)多變的高酸性線狀多糖硫酸肝素（heparan sulfate，HS）模擬細(xì)胞膜的負(fù)電荷環(huán)境，體外檢測穩(wěn)定表達(dá)整合素α4β7的293T（293T-α4β7）細(xì)胞在固定化的MAdCAM-1上的黏附行為。結(jié)果表明，HS顯著增加了整合素α4β7介導(dǎo)的黏附細(xì)胞數(shù)目，同時提高了滾動細(xì)胞的比例和細(xì)胞滾動速度。當(dāng)MAdCAM-1缺失掉Mucin-like結(jié)構(gòu)域后，HS對整合素α4β7介導(dǎo)的細(xì)胞黏附的促進(jìn)作用也隨之消失。如用唾液酸酶處理表達(dá)MAdCAM-1的CHO-K1細(xì)胞（CHO-K1-MAdCAM-1），去除細(xì)胞表面糖綴合物的陰離子唾液酸，從而破壞了細(xì)胞膜微環(huán)境中的負(fù)電荷，可以顯著抑制293T-α4β7細(xì)胞在CHO-K1-MAdCAM-1細(xì)胞表面的黏附和滾動。進(jìn)一步分子機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，Mucin-like結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞膜負(fù)電荷之間的靜電斥力導(dǎo)致了MAdCAM-1更加直立的空間構(gòu)象，使其以高親和性結(jié)合整合素α4β7，從而促進(jìn)了免疫細(xì)胞在內(nèi)皮細(xì)胞表面的黏附進(jìn)程。
本研究揭示了整合素配體MAdCAM-1通過其Mucin-like結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞膜微環(huán)境負(fù)電荷之間的靜電斥力調(diào)控整合素α4β7介導(dǎo)的細(xì)胞黏附的新機(jī)制，為精確調(diào)控免疫細(xì)胞向淋巴組織或炎癥部位的遷移提供了新的思路。
分子細(xì)胞卓越中心陳劍峰研究員和林昶東副研究員為論文的共同通訊作者，高級實(shí)驗(yàn)師袁萌芽和碩士研究生楊妍榮為共同第一作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會、中國科協(xié)“青年人才托舉工程”和SA-SIBS優(yōu)秀人才獎勵基金的資助。
