MolecularCell（回顧）｜Lck的磷酸化位點調節CD45對Lck的激活

導語：2017年8月3日，來自美國舊金山加州大學的Adam H. Courtney等在Molecular Cell上發表了題為「A Phosphosite within the SH2 Domain of Lck Regulates Its Activation by CD45」的研究文章，該研究鑑定了蛋白激酶Lck的SH2結構域中的Y192磷酸化位點對於Lck活化及TCR信號的重要作用。該Y192位點的突變會阻斷TCR信號，並損害胸腺細胞發育。機制上，Y192位點的突變抑制了CD45對Lck的C端抑制性磷酸化的去磷酸化激活作用，從而使Lck無法形成激活構象，激活下遊TCR信號。因此，該研究揭示了T細胞中激活性Lck含量及TCR敏感性的調控機制。

Adam H. Courtney, et al., Molecular Cell (2017)

通訊作者

• Arthur Weiss

Investigator, Howard Hughes Medical Institute
Ephraim P. Engleman Distinguished Professor
Department of Medicine
Division of Rheumatology
主要經歷：
University of California, San Francisco，Residency，Rheumatology
主要研究：
1，抗原識別受體啟動信號轉導事件；
2，免疫反應啟動的信號閾值調控機理；
3，免疫系統發育、正常免疫應答、自身免疫病中的信號通路調控機理。
背景
免疫系統中，T細胞表面的抗原識別受體TCR對於病原體和惡性腫瘤的抗原識別很重要，TCR在識別抗原後，引起T細胞應答反應，而這一應答反應需要信號的跨膜傳遞。蛋白激酶Lck可以將胞外抗原識別輸入轉換為TCR磷酸化信號輸出，即Lck可以磷酸化免疫受體酪氨酸激活模體ITAMs中的酪氨酸殘基，進而招募效應激酶Zap70，並將Zap70磷酸化激活，從而引起下遊Lat等調控因子執行T細胞應答反應。因為Lck起始T細胞信號，所以其功能必須被嚴格控制。
Lck是SFK家族激酶的一種，其活性主要由SH2和SH3結構域及兩個酪氨酸磷酸化位點Y505和Y394調節（Fig 1A）。調控結構域中的磷酸化對Lck的構象，進而對其活性有調控作用（Fig 1B）。SFK家族中HCK和SRC的相關研究表明，SH2結構域通過結合C端磷酸化的Y505維持其自抑制構象，而Y394位點的反式自磷酸化維持其活性構象。因此，Lck的磷酸化調控其構象及活性。
Fig. 1
蛋白酪氨酸磷酸酶CD45可以使Lck的C端Y505去磷酸化，從而使Lck可以通過反式自磷酸化激活。當CD45缺陷時，Lck處於自抑制失活構象，TCR信號減弱，胸腺發育受阻。然而，CD45是如何與Lck互作從而使其C端去磷酸化的具體機理仍不清晰。Csk，使Lck的C端Y505發生磷酸化的蛋白激酶。當Csk受抑制時，靜息T細胞中活性Lck含量上升。當Csk缺陷時，會導致胸腺細胞發育異常，缺乏功能性TCR。儘管Csk和CD45都能調控Lck，但它們如何協調確保T細胞中適當的活性Lck含量仍不清楚。而活性Lck含量影響TCR信號起始的閾值，Lck活性如何被調控進而增強TCR信號閾值也仍不清楚。
通常，SFK的調控主要聚焦在Y505和Y394磷酸化位點上。而近期研究發現，Y192磷酸化位點對於Zap70的抑制很敏感。因為Zap70的激活對Lck激酶的活性有一個負反饋（Fig 1c），所以該Y192磷酸化位點可能參與該負反饋介導的Lck抑制，即Y192的磷酸化可以響應TCR信號。而ITK、Syk、Zap70等下遊磷酸激酶可以催化Y192的磷酸化，且Y192的突變或者磷酸化可以改變SH2結構域的配體特異性。然而，該位點的磷酸化對於Lck活性的調控機理有待深入探究。
Fig. 1
關鍵科學問題
T細胞中活性Lck含量是如何被調控的？
Y192磷酸化位點如何影響CD45對Lck活化的調控？
結果
Fig 1：Lck敲除後，重新導入Y192變異的Lck導致信號傳遞缺陷。
實驗設計
Fig 2：Y192突變導致TCR刺激誘導的蛋白磷酸化減弱。
Fig 3：Y192調節激酶活性及基礎TCR信號。
誘導信號與基礎信號
Fig 4：攜帶Y192突變的小鼠胸腺重建受損。
實驗設計
Fig 5：運用調控性Lck激活系統揭示了Y192突變可導致CD45介導的激活缺陷。
調控性Lck激活系統
Fig 6：Lck的Y192位點和Hck的Y209位點可以直接介導CD45對它們C端的去磷酸化。
Fig 7：Lck的SH2結構域中的停泊位點介導CD45與C端去磷酸化。
模型圖
討論
Lck和CD45的互作如何促進CD45接近Lck磷酸化的C端？CD45的哪一部分參與其中？
Y192的磷酸化調控Lck活性是否存在其他的方式，如改變SH2的結合？
CD45對Lck的激活因Y192受影響，但CD45對其他底物對去磷酸化不受影響，如ITAM，進而損害TCR信號。
總結
Adam H. Courtney, et al., Molecular Cell (2017)
Y192磷酸化位點的修飾影響CD45與Lck互作及對Lck的激活，從而導致TCR信號受抑制。