TRAIL受体与磷酸酶SHP-1的关联通过失活Lck抑制T细胞受体信号传导和T细胞活化

Association of TRAIL receptor with phosphatase SHP-1 enables repressing T cell receptor signaling and T cell activation through inactivating Lck.

作者信息I-Tsu Chyuan, Hsiu-Jung Liao, Tse-Hua Tan, Huai-Chia Chuang, Yu-Chuan Chu, Meng-Hsun Pan, Chien-Sheng Wu, Ching-Liang Chu, Bor-Ching Sheu, Ping-Ning Hsu
PMID38532423
发布时间2024-03-27
DOI10.1186/s12929-024-01023-8

实验完整度

包含体外细胞实验、TRAIL-R敲除小鼠模型、质谱蛋白质组学、转录组测序、免疫共沉淀、脂筏分析等多层级验证。

主要模型

小鼠原代CD4+ T细胞 TRAIL-R敲除小鼠(Trail-r−/−) EL4 T细胞 Jurkat T细胞

重点核对

TRAIL处理浓度(10 µg/mL)及刺激时间(30 min) 抗CD3(3 µg/mL)和抗CD28(2 µg/mL)抗体刺激 SHP-1 siRNA敲低验证 TRAIL-R死亡结构域截短突变体(TRAIL-R△DD-FLAG)

摘要

背景:T细胞受体(TCR)信号传导和T细胞活化受到守门蛋白的严格调控,以维持免疫耐受并避免自身免疫。TRAIL受体(TRAIL-R)是TNF家族死亡受体,传导凋亡信号以诱导细胞死亡。最近的研究表明,TRAIL-R通过直接抑制T细胞活化而不诱导凋亡来调节T细胞介导的免疫反应;然而,调节T细胞活化的独特信号通路仍不清楚。在本研究中,我们筛选了T细胞内TRAIL-R结合蛋白,以探索TRAIL-R直接抑制T细胞活化的新信号通路。方法:使用全转录组RNA测序鉴定与T细胞活化过程中TRAIL-R信号传导相关的基因表达特征。使用质谱法的高通量筛选鉴定T细胞内新的TRAIL-R结合蛋白。进行免疫共沉淀、脂筏分离和共聚焦显微镜分析以验证TRAIL-R与鉴定的结合蛋白在T细胞内的关联。结果:TRAIL参与下调TCR信号通路中的基因特征,并显著抑制TCR近端酪氨酸激酶的磷酸化,而不诱导细胞死亡。使用基于质谱的高通量蛋白质组学分析,酪氨酸磷酸酶SHP-1被鉴定为T细胞内主要的TRAIL-R结合蛋白。此外,在活化的T细胞中,Lck与TRAIL-R/SHP-1复合物免疫共沉淀。TRAIL参与显著抑制Lck(Y394)的磷酸化,并抑制Lck募集到活化T细胞的脂筏中,导致近端TCR信号传导中断和随后的T细胞活化。结论:TRAIL-R与磷酸酶SHP-1结合,并通过失活Lck传导独特且不同的免疫守门信号以抑制TCR信号传导和T细胞活化。因此,我们的结果将TRAIL-R定义为一类新的免疫检查点受体,用于抑制T细胞活化,TRAIL-R/SHP-1轴可作为免疫介导疾病的潜在治疗靶点。

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
TRAIL受体如何在不诱导凋亡的情况下直接抑制T细胞活化,其独特的信号通路是什么?
核心机制
TRAIL-R与酪氨酸磷酸酶SHP-1结合,通过其死亡结构域,在TRAIL刺激下增强SHP-1磷酸化,并使Lck在Y394位点去磷酸化,抑制Lck向脂筏募集,从而中断近端TCR信号传导,抑制T细胞活化。
主要证据
通过质谱鉴定SHP-1为TRAIL-R主要结合蛋白;免疫共沉淀验证TRAIL-R/SHP-1/Lck复合物;TRAIL处理抑制Lck Y394磷酸化并减少脂筏募集;SHP-1敲低废除TRAIL的抑制作用。
研究意义
将TRAIL-R定义为一类新的免疫检查点受体,TRAIL-R/SHP-1轴可作为免疫介导疾病的潜在治疗靶点。

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

验证TRAIL-R介导的抑制效应

验证TRAIL/TRAIL-R相互作用是否直接抑制T细胞活化。

使用TRAIL-R敲除小鼠和野生型小鼠的CD4+ T细胞,用抗CD3/CD28抗体刺激,在存在或不存在TRAIL的情况下,检测T细胞活化标志物(CD69、CD25)、增殖和IL-2产生。

2

转录组分析TRAIL-R信号

鉴定TRAIL-R信号对T细胞活化过程中基因表达的影响。

对TRAIL处理的活化CD4+ T细胞进行全转录组RNA测序,进行主成分分析和基因本体论通路分析。

3

检测TRAIL对近端TCR信号的影响

探究TRAIL是否抑制近端TCR信号传导。

免疫印迹检测TCR信号分子(CD3ζ、Lck、ZAP70、PLCγ1等)的磷酸化水平,并分析脂筏募集。

4

排除凋亡通路参与

验证TRAIL抑制TCR信号是否独立于经典的凋亡通路。

检测caspase-8和caspase-3的激活,并使用泛caspase抑制剂Z-VAD-FMK处理,观察对TCR信号抑制的影响。

5

鉴定TRAIL-R结合蛋白

寻找TRAIL-R在T细胞内的新型结合蛋白。

使用抗TRAIL-R抗体免疫沉淀结合质谱分析,鉴定TRAIL-R相互作用蛋白。

6

验证SHP-1与TRAIL-R的关联

验证SHP-1是否与TRAIL-R在T细胞中结合,并确定结合位点。

通过免疫共沉淀和截短突变体分析SHP-1与TRAIL-R的结合,并检测TRAIL诱导的SHP-1磷酸化。

7

验证TRAIL-R/SHP-1对Lck的作用

确定TRAIL-R/SHP-1是否通过去磷酸化Lck抑制TCR信号。

免疫共沉淀检测Lck与TRAIL-R/SHP-1复合物的关联,并检测Lck Y394磷酸化水平及脂筏募集。

8

SHP-1敲低验证功能

验证SHP-1在TRAIL-R介导的抑制效应中的必要性。

使用SHP-1 siRNA敲低CD4+ T细胞中的SHP-1,检测TRAIL对TCR信号分子磷酸化、脂筏募集和T细胞活化的影响。

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Invitrogen--
DMEM培养基Gibco--
EasySep小鼠CD4+ T细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies19852
重组小鼠TRAIL蛋白GenScriptZ03367
抗CD3抗体BioLegend100253
抗CD28抗体BioLegend102121
CellTrace CFSE试剂盒Thermo Fisher ScientificC34570
PE-Annexin V/7-AAD凋亡检测试剂盒BioLegend640934
ELISA MAX™ 豪华套装小鼠IL-2BioLegend431004
ELISA MAX™ 豪华套装小鼠IL-4BioLegend431104
ELISA MAX™ 豪华套装小鼠IFN-γBioLegend430804
PhosphoSafe提取试剂Merck Millipore71296
蛋白G-琼脂糖珠Merck MilliporeM16-266
化学发光试剂Merck MilliporeWBKLS0500
蛋白酶抑制剂----
Neon转染系统试剂盒InvitrogenMPK10096
SHP-1 siRNASanta Cruz Biotechnologysc-29479
siRNA转染试剂Santa Cruz Biotechnologysc-29528
Z-VAD-FMKAbcamab120487
TRIzol试剂Invitrogen15596026
SureSelect XT HS2 mRNA文库制备试剂盒Agilent--
康宁基质胶Corning354234
Leica SP8 STED共聚焦显微镜Leica--
FACSCanto II流式细胞仪BD Biosciences--
LTQ Orbitrap Elite混合质谱仪Thermo Fisher Scientific--
抗LCK抗体Cell Signaling Technology2752S
抗p-LCK (Y394)抗体BioLegend933102
抗SHP-1抗体Abcamab227503
抗TRAIL-R抗体BioVision3062
抗β-actin抗体Merck MilliporeMAB1501
Lck-Cy3BiossBS-2649R
抗ZAP-70-FITC抗体BioLegend313404
抗神经节苷脂GM-1抗体Abcamab23943

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
T细胞活化实验
TRAIL浓度(0-1或10 µg/mL),抗CD3/CD28浓度(3 µg/mL和2 µg/mL),处理时间(24小时或30分钟),小鼠品系和年龄(C57BL/6,雌性,6-7周龄)
阅读提示:图1图注及材料方法部分
TRAIL-R结合蛋白鉴定
EL4细胞转染TRAIL-R质粒,抗CD3刺激浓度和时间,免疫沉淀抗体,质谱条件
阅读提示:图3图注及材料方法中的质谱部分
免疫共沉淀
抗体浓度(1:200),裂解液成分,孵育时间(3小时)
阅读提示:材料方法中的免疫沉淀部分
脂筏分离
蔗糖梯度离心条件(200,000 × g,22小时),裂解缓冲液成分
阅读提示:材料方法中的脂筏分离部分
SHP-1敲低
siRNA类型和浓度(SHP-1 siRNA 1 μg),转染试剂用量,细胞数量
阅读提示:材料方法中的质粒、siRNA和转染部分