细胞质膜对膜蛋白受体磷酸化的调控机制

细胞质膜的内层富含多种带负电荷的酸性磷脂，而且这些酸性磷脂能聚集成簇，形成富含负电荷的微区。已有报道表明，酸性磷脂能通过静电相互作用调控多种蛋白质的结构与功能，例如膜受体、离子通道、小GTPase等。CD28是T细胞表面上重要的免疫受体，它受配体刺激后发生酪氨酸磷酸化，传递协同刺激信号。这个信号对于T细胞介导的获得性免疫反应是必须的。我们之前的研究发现，酸性磷脂可以调控T细胞表面另一关键受体T抗原受体(TCR)的磷酸化。TCR中的CD3E／Z亚基通过其胞内段的碱性残基与细胞质膜内层的酸性磷脂相互作用，保护其ITAM信号模体不被Lck磷酸化。CD28的胞内段与CD3E／Z类似，也富含碱性氨基酸残基，因此我们推测其跨膜信号转导可能也受到酸性磷脂的调控。. 通过生化实验、活细胞荧光共振能量转移以及液相核磁共振NMR等技术，我们发现CD28胞内区也能与细胞质膜内层的酸性磷脂发生静电相互作用，同时其关键的酪氨酸残基被脂质双分子层包埋而保护起来，不被Lck激酶磷酸化。这解释了在静息的T细胞中，CD28磷酸化信号维持在低水平状态的原因。我们进一步的实验表明，在活化的T细胞中，Ca2+大量内流并在细胞质膜附近形成微摩尔浓度的微区。这些钙离子可以直接与酸性磷脂的磷酸基团结合，中和酸性磷脂上的负电荷，从而打破CD28胞内区与酸性磷脂的静电相互作用。这使得CD28胞内区从质膜上解离，其关键性的酪氨酸残基得以暴露并被磷酸化。通过同样的机制，Ca2+也可以调控TCR的磷酸化。. 本项目阐明了细胞质膜环境对CD28跨膜信号转导的调控机制，提出了Ca2+通过改变质膜电荷环境调控CD28活化的新机制，同时验证了脂质分子在T细胞活化中的重要性。