Btk促进β2整合素激活介导嗜中性粒细胞募集和迁移的力调控机制研究

Bruton's tyrosine kinase(Btk) plays a key role in β2 integrin activation induced by E-selectin or CXCL1，which is required for neutrophil recruitment and migration into the inflamed tissue. The aim of this grant is to reveal the force-regulation mechanism of β2 integrin activation through Btk, which is not clear so far and has attracted wide interest in cellular and molecular biomechanics research. In this project, the slow rolling, arrest/firm adhesion, crawling and migration of neutrophil activated by E-selectin or CXCL1 will be quantitative studied, and flow chamber experiment technique will be used in this specific aim: Quantify activation rate of β2 integrin mediated by the E-selectin or CXCL1 under force; Clarify the types of β2 integrin in different adhesion events. Elucidate the force-dependent regulation mechanism of β2 intergrin (LFA-1, Mac-1) activaton in participation with Btk. The results would improve our understanding on inflammatory reaction and offer some new therapeutic approaches for the development novel anti-inflammatory treatments.

由Btk激酶(Bruton's tyrosine kinase)所参与的信号转导，对于流体环境下E-选择素(E-selectin)或趋化因子CXCL1诱导的β2整合素(β2-integrin) 激活，在介导嗜中性粒细胞向炎症部位定向募集和迁移中起到至关重要的作用。这一尚不清晰的力-化学耦合诱导过程，是当前细胞分子生物力学中的前沿热点课题。本项目拟采用流动腔实验为技术手段，研究力环境下Btk参与的β2整合素(LFA-1, Mac-1)的激活过程，定量刻画由此介导的慢速滚动，快速捕捉，铺展爬行和跨膜迁移事件，阐明每一事件中β2整合素的类型和激活水平。以揭示Btk促进整合素有效激活的力调控机制，以深化有关炎症反应等生理学和病理学的理解，并为相关创新药物的设计开发提供有效信息和新思路。

本研究采用流动腔实验技术，研究BTK参与的整合素激活及介导的细胞黏附过程，分析调控这一过程的力-化学耦联的信息，并揭示蕴含于慢速滚动黏附，稳定黏附，铺展爬行和跨膜迁移现象中的力依赖机制。此外，采用分子动力学模拟技术，通过自由分子动力学模拟方法，研究BTK激活和耐药的机制。结果表明BTK突变促进激酶活性变化是局部的动态驱动的激活机制，其BTK耐药机制为相关炎症和恶性肿瘤的药物开发提供新的思路。进一步，通过分子动力学模拟方法，对BTK蛋白和不同抑制剂的结合和解离进行了动态模拟，构建相互作用评价机制， 该发现为BTK与抑制剂相互作用提供原子层面上的见解，有助于抑制剂的抑制活性评估和在临床上的应用。最后，评估了BTK作为肿瘤潜在的预后生物标志物的可能性，揭示BTK在肿瘤免疫的相互作用中的潜在机制。