免疫細胞的黏附及遷移是機體免疫與宿主防禦的關鍵環節，免疫細胞表面的整合素、內皮細胞表面的配體以及細胞所處微環境之間的交互作用對調控免疫細胞的黏附和遷移具有重要意義。MAdCAM-1 是整合素α4β7 的主要配體，在腸道和腸道相關淋巴組織，如派爾集合淋巴結（Peyer’s patches，PPs）和腸繫膜淋巴結（mesenteric lymph nodes，MLNs）等腸內皮細胞中特異性表達。通過與 MAdCAM-1 發生黏附，整合素α4β7 在活化前後可以分別介導免疫細胞在血管內皮表面的滾動和穩定黏附，調控免疫細胞募集到腸道，與腸道免疫密切相關。
細胞膜負電荷調控細胞黏附分子功能新機細胞膜富含大量負電荷，其主要來源為磷脂和細胞膜蛋白胞外結構域的糖基化修飾。MAdCAM-1 的 Mucin-like 結構域是一個高糖基化結構域，帶有大量負電，但學界尚不清楚該結構域是否參與調控整合素α4β7 介導的免疫細胞黏附。
中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員陳劍峰團隊在 Frontiers in Cell and Developmental Biology 上，在線發表了題為 Mucin-like domain of Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule-1 facilitates integrin α4β7-mediated cell adhesion through electrostatic repulsion 的研究論文。該研究揭示了細胞膜負電荷與黏膜地址素細胞黏附分子 - 1（Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule-1，MAdCAM-1）之間的靜電斥力調控 MAdCAM-1 與整合素α4β7 黏附的新機制。
該研究發現，MAdCAM-1 的 Mucin-like 結構域可通過與細胞膜負電荷的靜電斥力維持其伸展方向，進而調控其與整合素α4β7 的黏附作用。研究人員採用結構多變的高酸性線狀多糖硫酸肝素（heparan sulfate，HS），以模擬細胞膜的負電荷環境，體外檢測穩定表達整合素α4β7 的 293T（293T-α4β7）細胞在固定化的 MAdCAM-1 上的黏附行為。
結果表明，HS 顯著增加了整合素α4β7 介導的黏附細胞數目，提高了滾動細胞的比例和細胞滾動速度。當 MAdCAM-1 缺失 Mucin-like 結構域後，HS 對整合素α4β7 介導的細胞黏附的促進作用也隨之消失。如果用唾液酸酶處理表達 MAdCAM-1 的 CHO-K1 細胞（CHO-K1-MAdCAM-1），去除細胞表面糖綴合物的陰離子唾液酸，從而破壞了細胞膜微環境中的負電荷，可顯著抑制 293T-α4β7 細胞在 CHO-K1-MAdCAM-1 細胞表面的黏附和滾動。
進一步分子機制研究發現，Mucin-like 結構域與細胞膜負電荷之間的靜電斥力導致了 MAdCAM-1 更加直立的空間構象，使其以高親和性結合整合素α4β7，從而促進了免疫細胞在內皮細胞表面的黏附進程。
該研究揭示了整合素配體 MAdCAM-1 通過其 Mucin-like 結構域與細胞膜微環境負電荷之間的靜電斥力，調控整合素α4β7 介導的細胞黏附的新機制，為精確調控免疫細胞向淋巴組織或炎症部位的遷移提供了新思路。陳劍峰和分子細胞卓越中心副研究員林昶東為論文的共同通訊作者，高級實驗師袁萌芽和碩士研究生楊妍榮為論文的共同第一作者。研究工作得到國家自然科學基金委、科技部、中科院、國家高層次人才特殊支持計劃、中科院青年創新促進會、中國科協 「青年人才託舉工程」 和 SA-SIBS 優秀人才獎勵基金的支持。
原文標題：
Mucin-like domain of Mucosal Addressin Cell Adhesion Molecule-1 facilitates integrin α4β7-mediated cell adhesion through electrostatic repulsion
來源： 生物360
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