不同功能状态下树突状细胞骨架结合蛋白的时空表达模式及其生物学意义的研究

Dendritic cells (DCs) are the most powerful antigen presenting cells as now known, which paly crucial roles in the initiating and amplifying of innate and adaptive immune responses. When DCs performing immune regulatory functions including antigen phagocytosis, formation of immunological synapse and priming naïve T cells proliferation as well as migration in vivo, the cytoskeleton organizations are exactly modulated by their binding proteins, but the underlying mechanisms are not well defined. Our previous findings showed that DCs at different differentiation stages exhibit various biomechanical characteristics, the tumor-derived factors can abnormally reorganize their cytoskeleton structures leading to the impaired biomechanical characteristics, motilities and immune stimulatory capabilities. Therefore, the spatiotemporal expression patterns of cytoskeleton-binding proteins in DCs during their performing immune regulatory functions will be systematically investigated by gene transcriptome and single cell sequencing, protein chip, PCR, western blotting, immunofluorescence and system biology in order to further understand the biological behavior of DCs and initiation processes of immune response， providing the theoretical basis for the clinical application of DCs.

树突状细胞（dendritic cells, DCs）是目前所知功能最为强大的抗原提呈细胞，在启动和放大天然和适应性免疫应答中发挥着关键作用。DCs在机体内发挥其抗原吞噬、免疫突触形成和刺激幼稚T细胞增殖以及迁移等免疫调节功能的过程中，其骨架结构受到其各种结合蛋白精密的调控，但是潜在的机制并不完全清楚。本课题组以前的研究发现，不同分化阶段的DCs具有显著不同的基因和蛋白表达谱以及生物力学特性，肿瘤来源因素通过异常重组DCs的细胞骨架结构导致其生物力学特性、迁移能力和活化T细胞的能力等受损。基于此，本课题利用基因转录组和单细胞测序、蛋白芯片、RT-PCR、蛋白质免疫印迹、免疫荧光和系统生物等技术和方法系统地研究DCs在发挥其免疫功能的过程中其细胞骨架结合蛋白在的时空表达模式及其潜在的生物学意义，以期进一步深入理解DCs的生物学行为和免疫应答的启动过程，为DCs的临床应用提供理论依据。

树突状细胞（dendritic cells, DCs）是目前所知功能最为强大的抗原提呈细胞，在启动和放大天然和适应性免疫应答中发挥着关键作用。DCs在机体内发挥其抗原吞噬、免疫突触形成和刺激幼稚T细胞增殖以及迁移等免疫调节功能的过程中，其骨架结构受到其各种结合蛋白精密的调控，但是潜在的机制并不完全清楚。本课题组以前的研究发现，不同分化阶段的DCs具有显著不同的基因和蛋白表达谱以及生物力学特性，肿瘤来源因素通过异常重组DCs的细胞骨架结构导致其生物力学特性、迁移能力和活化T细胞的能力等受损。基于此，本课题利用测序技术、RT-PCR、蛋白质免疫印迹、免疫荧光、系统生物学和数学模拟等技术和方法系统地研究DCs在分化及发挥免疫功能的过程中其细胞骨架（微丝和微管）结合蛋白的时空表达模式及其潜在的生物学意义。结果显示，在单核细胞向imDCs分化及继续向mDCs分化过程中以及在imDCs抗原吞噬前后，多种细胞骨架结合蛋白，包括单体隔离蛋白、交联蛋白、解聚蛋白、加帽蛋白及成核蛋白等的表达发生显著性差异改变，提示单核细胞、imDCs和mDCs的细胞内存在明显不同的细胞骨架重构，进而引起DCs在不同分化阶段存在显著不同的细胞形态，以适应其不同的免疫功能需求。同时，数据深度挖掘发现，在单核细胞向imDCs和mDCs分化时，gelsolin、MAP4、Src、c-Raf、p130 Cas和Merlin等蛋白可能起关键作用。另外，本项目成功构建了树突状细胞诱导T细胞免疫应答的数学模型，能够模拟DC诱导的免疫应答中DC的迁移和幼稚T细胞的特异性增殖随时间的变化，为构建模拟DC在病理条件下(如肿瘤和类风湿)的生理行为的数学模型奠定了基础。这些研究成果将有利于进一步深入理解DCs的免疫调节功能和免疫应答的启动过程，为DCs的临床应用提供理论依据。