PD-1和BTLA通过SHP1和SHP2差异且仅部分调控T细胞信号传导

PD-1 and BTLA regulate T cell signaling differentially and only partially through SHP1 and SHP2.

作者信息Xiaozheng Xu, Bowen Hou, Amitkumar Fulzele, Takeya Masubuchi, Yunlong Zhao, Zijun Wu, Yanyan Hu, Yong Jiang, Yanzhe Ma, Haopeng Wang, Eric J Bennett, Guo Fu, Enfu Hui
PMID32437509
发布时间2020-06-01
DOI10.1083/jcb.201905085

实验完整度

包含多种实验体系:生化重建、工程细胞系、原代T细胞、小鼠模型等,并进行功能验证(IL-2、磷酸化)和机制验证(相互作用、PTPase活性)。

主要模型

Jurkat T细胞与Raji B细胞共培养系统 小鼠原代CD8+ T细胞 OT-1 CD8+ T细胞 SHP1/2双敲除小鼠

重点核对

PD-1与SHP2的相互作用是否依赖于SHP2的磷酸化状态 BTLA与SHP1的相互作用是否依赖于Y257和Y282的磷酸化 SHP1/2双敲除条件下PD-1介导的抑制是否持续存在 PD-L1-Fc和HVEM-Fc的浓度依赖性效应

摘要

Xu等人表明,免疫检查点受体PD-1和BTLA分别通过弱磷酸酶SHP2和强磷酸酶SHP1抑制T细胞功能,从而避免竞争。令人惊讶的是,在SHP1和SHP2均缺失的情况下,两种受体仍能发挥部分抑制作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
PD-1和BTLA在信号传导机制上有何差异,以及它们是否依赖于SHP1和SHP2来发挥抑制作用?
核心机制
PD-1优先招募弱磷酸酶SHP2,BTLA优先招募强磷酸酶SHP1,从而差异调控CD28和CD3ζ的磷酸化,且两者均存在SHP1/2非依赖的抑制机制。
主要证据
通过共免疫沉淀、质谱、TIRF显微镜、FRET重建实验等,发现在SHP1/2双缺陷的原代T细胞中PD-1和BTLA仍能抑制增殖和细胞因子产生。
研究意义
PD-1和BTLA的差异化信号机制可能解释其功能协同作用,并为癌症免疫治疗中联合阻断PD-1和BTLA提供理论基础。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立共培养系统

比较PD-1和BTLA的抑制功能

使用Jurkat T细胞和Raji B细胞共培养,通过SEE超抗原刺激TCR,同时表达PD-L1或HVEM作为配体,检测IL-2分泌。

2

检测受体磷酸化及下游信号

比较PD-1和BTLA对CD3ζ和CD28磷酸化的影响

通过免疫印迹检测CD3ζ-pY142和CD28结合p85水平。

3

鉴定受体相互作用蛋白

确定PD-1和BTLA招募的胞内效应分子

通过GST pull-down和质谱分析,以及免疫共沉淀验证。

4

分析受体与配体的共定位和招募

在细胞膜水平观察SHP1/2的招募

使用平面脂双层(PLB)和TIRF显微镜观察OT-1细胞中PD-1或BTLA微聚簇对SHP1/2的招募。

5

验证SHP1/2在信号传导中的作用

确定SHP1和SHP2缺失对PD-1和BTLA功能的影响

利用CRISPR/Cas9敲除SHP1/2,检测IL-2分泌和受体磷酸化。

6

评估原代T细胞中SHP1/2非依赖功能

测试PD-1和BTLA在SHP1/2缺失时是否仍抑制T细胞功能

从dLck-Cre;Ptpn6fl/fl;Ptpn11fl/fl小鼠中分离CD8+ T细胞,用Dynabeads刺激,加入PD-L1-Fc或HVEM-Fc,检测增殖和细胞因子。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640培养基Corning10-041-CM
DMEM培养基Genesee Scientific25-501
胎牛血清Omega ScientificFB-02
青霉素-链霉素GE HealthcareSV30010
Lipofectamine转染试剂Thermo Fisher Scientific18324010
POPCAvanti Polar Lipids850457C
DGS-NTA-NiAvanti Polar Lipids790404C
PEG5000-PEAvanti Polar Lipids880230C
Rhod-PEAvanti Polar Lipids810158C
PY20抗体Sigma-AldrichP4110
抗人CD28抗体Thermo Fisher Scientific16-0289-85
抗GFP抗体Thermo Fisher ScientificA6455
抗人PD-1 PEThermo Fisher Scientific12-9969-42
蛋白G磁珠Thermo Fisher Scientific10004D
抗人p85抗体Cell Signaling Technology4292S
抗人CD3ζ-pY142抗体BD Biosciences558489
GFP-TrapChromotekgta-20
抗人SHP1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7289
抗人SHP2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-7384
抗人CSK抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166560
抗人SAP抗体Santa Cruz Biotechnologysc-393948
抗人GRB2抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8034
抗GAPDH多克隆抗体Proteintech Group10494-1-AP
抗人BTLA PEBioLegend344505
抗人CD28 APCBioLegend302911
抗人HVEM APCBioLegend318807
抗人PD-L1 APCBioLegend393609
抗人ZAP-70抗体BioLegend313402
抗小鼠CD4生物素BioLegend100508
抗小鼠CD8生物素BioLegend100704
抗小鼠CD44生物素BioLegend103004
抗小鼠CD45RA/B220生物素BioLegend103204
抗小鼠CD25生物素BioLegend102004
抗小鼠NK1.1生物素BioLegend108703
抗小鼠CD11b生物素BioLegend101204
抗小鼠CD11c生物素BioLegend117304
抗小鼠IL-2 FITCBioLegend503806
抗小鼠PD-1 FITCBioLegend135214
抗小鼠CD3抗体BioLegend100331
抗小鼠CD28抗体BioLegend102112
重组小鼠HVEM-Fc融合蛋白BioLegend771306
BeaverBeads链霉亲和素磁珠Beaver Beads22307-10
抗小鼠CD8 APC-eFluor 780eBioscience47-0081-82
抗小鼠CD44 eFluor 450eBioscience48-0441-82
抗小鼠CD44 APCeBioscience17-0441-82
抗小鼠IFN-γ PEeBioscience12-7311-82
CTV细胞增殖试剂盒Thermo Fisher ScientificC34557
重组小鼠IL-2Thermo Fisher Scientific14802164
小鼠IgGSino Biological10690-MNAH
重组小鼠PD-L1-Fc融合蛋白Sino Biological50010-M02H
佛波酯Sigma-AldrichP1585-1MG
离子霉素Merck407950-5MGCN
GolgiStop蛋白转运抑制剂BD Biosciences554724
固定/破膜溶液试剂盒BD Biosciences554714
Ni-NTA琼脂糖Thermo Fisher Scientific88223
StrepTrap HP层析柱GE Healthcare95056-056
谷胱甘肽Sepharose 4BGoldBioG-250
聚碳酸酯滤膜----
Bac-to-Bac杆状病毒系统Thermo Fisher Scientific--
Gene Pulser Xcell电穿孔仪Bio-Rad--
FACSAria Fusion流式分选仪BD Biosciences--
LSRFortessa流式细胞仪BD Biosciences--
Tecan Spark 20酶标仪Tecan--
TLA120转子Beckman Coulter--
Nikon Eclipse Ti显微镜Nikon--
Andor iXon Ultra 897相机Andor--
Q-Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
EASY-nLC 1000液相色谱Thermo Fisher Scientific--
ReproSil-pur 120 C18-AQDr. Maisch GmbH--
SIINFEKL肽AnaspecAS-60193-1
Hellmanex III清洗剂Hëlma AnalyticsZ805939
Nunc密封膜Thermo Fisher Scientific232698
小鼠ICAM-HisSino Biological50440-M08H
小鼠CD86-HisSino Biological50068-M08H
小鼠PD-L1-HisSino Biological50010-M08H
小鼠HVEM-HisBioLegend771304
人ICAM-1-HisSino Biological10346-H08H
人PD-L1-HisSino Biological10084-H08H
抗小鼠TCRβ抗体BioLegendH57-597
Alexa647-抗CD3ε抗体BioLegend317312
IL-2 ELISA试剂盒BioLegend431804
3C蛋白酶----
TCEP----
d-脱硫生物素Sigma-AldrichD1411-1G
谷胱甘肽Sigma-AldrichG4251
咪唑Sigma-AldrichI202
二硫苏糖醇Acros Organics16568-0050
胰蛋白酶PromegaV511A
碳酸氢铵Sigma-Aldrich5330050050

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
共培养实验
Jurkat细胞类型(来源),Raji细胞配体表达,SEE浓度,共培养时间,IL-2检测方法
阅读提示:Materials and methods: Jurkat-Raji co-culture assay; Fig. 1 legend
免疫沉淀
抗体特异性,GFP-Trap效率,裂解缓冲液成分
阅读提示:Materials and methods: Jurkat-Raji co-culture assay; Fig. 2 legend
PLB实验
脂质组成,蛋白浓度,固定条件
阅读提示:Materials and methods: OT-1: PLB imaging assay; Fig. 2D legend
原代T细胞实验
小鼠基因型,细胞分选纯度,Dynabeads包被蛋白量,PD-L1-Fc或HVEM-Fc浓度
阅读提示:Materials and methods: Dynabead coating for CD8+ T cell stimulation; Fig. 7 legend
FRET实验
脂质体成分,蛋白浓度,ATP浓度
阅读提示:Materials and methods: FRET assays with protein-reconstituted LUVs; Fig. 5 legend