生物力调控T淋巴细胞酪氨酸激酶Lck动态特性的研究

T cell receptor mediated antigen recognition and T cell activation is the core of adaptive immunity. And Lymphocyte-specific protein kinase (Lck) is the first key molecule to initiate the transmembrane signal after TCR recognition of antigens. Lck has different activation states, which may be correlated with its different conformations. Previous studies have revealed that biomechanical force plays a key role in TCR antigen discrimination and activation. But the question about whether the force can be transmitted into the inside of the T cell to regulate the conformational changes of Lck and Lck -CD3 interactions, is still unclear. Based on our preliminary studies, we speculate that force regulate dynamic characteristics of Lck, influencing the transmembrane signal transduction of TCR initial triggering. In this study, we will investigate the dynamic conformational changes of Lck under force and CD3’s impact on them using magnetic tweezers. We will then characterize the dynamic interactions between Lck with different conformations and CD3 with different degree of phosphorylation using biomembrane force probe, in order to reveal the underlying mechanical-chemical coupling mechanism of Lck and CD3 interaction. And our research will provide new insights for clarifying the molecular mechanism of transmembrane signal transduction of TCR triggering and the theoretical foundations for treating immunological diseases.

T细胞受体（T cell receptor, TCR）信号通路的活化是自适应免疫的核心，而淋巴细胞特异性酪氨酸激酶（Lck）是TCR信号通路上第一个关键分子。Lck有多种活性状态，这些活性状态之间的转换可能与Lck构象相关。较多研究表明生物力在TCR抗原识别与活化过程起着关键作用，但是该生物力能够传递至胞内调控Lck的构象变化、Lck与其磷酸化底物CD3胞内段的动态相互作用特性等仍不清楚。基于我们前期的研究结果，我们猜测生物力很有可能参与调控Lck动态特性，进而调控TCR早期活化信号的跨膜传导。在本研究中，我们拟用单分子磁镊技术研究不同活性的Lck构象动态变化特性以及CD3对Lck的动态构象变化的影响。同时利用单分子生物膜力学探针技术研究不同构象的Lck与不同磷酸化程度的CD3之间的动态互作特性，并揭示其力学-化学耦合机制，进一步阐明 TCR早期活化的分子机制，为免疫疾病治疗提供理论依据。

T淋巴细胞特异性酪氨酸激酶Lck是T细胞受体信号蛋白TCR的信号通路上第一个关键的激酶信号分子，在TCR跨膜向胞内传递激活信号的过程中发挥着重要作用，Lck的活性与其构象有着紧密联系。然而，Lck的构象和活性、Lck与其磷酸化底物CD3的动态相互作用的调控机制仍然不清楚。较多研究表明生物力在TCR抗原识别与活化过程起着关键作用，基于我们前期的研究结果，我们认为生物力很有可能调控Lck的构象活性以及和底物的相互作用，进而调控TCR早期活化信号的跨膜传导。在本研究中，我们采用单分子磁镊技术研究了Lck的构象状态，发现极小的生物力促进Lck从抑制状态转变为激活状态，以及生物力调控Lck在不同构象状态之间相互快速转换。我们进一步检测了Lck和不同磷酸化状态底物CD3的相互作用，发现底物不同的磷酸化程度极大地影响Lck与其的相互作用。以上研究揭示了Lck的力学-化学耦合机制，进一步阐明了TCR早期跨膜信号转导的分子机制，为T细胞免疫为基础的免疫治疗提供理论依据。