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8月26日，國際學(xué)術(shù)期刊Science Advances在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）歐陽波研究組的研究成果“Regulation of PD-L1 through direct binding of cholesterol to CRAC motifs”。該研究發(fā)現(xiàn)膽固醇分子可以直接與PD-L1跨膜段的兩個CRAC基序結(jié)合，形成類似于“三明治”樣的結(jié)構(gòu)，來調(diào)控細胞膜上PD-L1的穩(wěn)定性和降解。
膽固醇是人體細胞膜的主要成分之一，可以調(diào)節(jié)細胞膜的流動性和通透性。膽固醇也是體內(nèi)合成類固醇激素的重要原料。正常情況下細胞中的膽固醇水平在多個不同層次受到嚴格調(diào)控，以維持身體正常生理功能。而腫瘤細胞中膽固醇水平往往比較高，膽固醇代謝異常活躍，以滿足腫瘤細胞快速增殖、侵襲以及轉(zhuǎn)移的需求。
近年來許多研究表明，膽固醇可以通過直接與膜蛋白結(jié)合，參與調(diào)控許多膜蛋白的結(jié)構(gòu)和功能，并鑒定出了多個膽固醇結(jié)合的基序。PD-L1是腫瘤細胞中高表達的配體分子，與T細胞中的PD-1抑制受體結(jié)合后，能夠抑制T細胞功能，達到腫瘤免疫逃逸。蛋白序列分析表明人源PD-L1的跨膜區(qū)域包含了兩個經(jīng)典的CRAC膽固醇結(jié)合基序。那么，腫瘤細胞中高水平的膽固醇和高表達的PD-L1之間是否存在直接聯(lián)系呢，膽固醇是否對PD-L1起調(diào)控作用呢？
為驗證這一猜想，研究者們首先通過生化和細胞功能實驗證明了膽固醇可以穩(wěn)定細胞膜上的PD-L1，降膽固醇藥物辛伐他汀和膽固醇清除劑甲基β環(huán)糊精的加入都會降低細胞膜上PD-L1的水平，增強PD-L1的降解。然后，他們解析了PD-L1跨膜和胞內(nèi)段（PD-L1-TC）的結(jié)構(gòu)，利用核磁滴定鑒定了PD-L1-TC與膽固醇結(jié)合的位點，發(fā)現(xiàn)膽固醇可以直接結(jié)合在PD-L1跨膜段的兩個CRAC基序上。分子動態(tài)模擬進一步確認了PD-L1-TC可以穩(wěn)定地與兩分子膽固醇結(jié)合。功能實驗表明，去除膽固醇和突變膽固醇的結(jié)合位點都會導(dǎo)致PD-L1更容易降解，細胞中PD-L1的水平下降。該發(fā)現(xiàn)提出了一個新的調(diào)控PD-L1穩(wěn)定性的分子機制，為以PD-L1為靶點的相關(guān)腫瘤免疫療法提供了新思路。
分子細胞卓越中心王倩博士生和曹云雷碩士（現(xiàn)上海交大博士研究生）為本文的共同第一作者。分子細胞卓越中心歐陽波研究員和溫茂榮副研究員以及天津醫(yī)科大學(xué)王樹青副教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了科技部資助項目、中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金等經(jīng)費資助。感謝張江實驗室國家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施核磁系統(tǒng)吳斌和顯微鏡成像系統(tǒng)于洋的大力協(xié)助。
文章鏈接: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abq4722
膽固醇調(diào)控PD-L1穩(wěn)定性和降解的示意圖
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