Flotillins在细胞质膜胆固醇动态调控和T细胞肿瘤免疫中的功能及机制研究

Cholesterol and other lipid molecule is the basis of cell structure and function. Our previous study found that cholesterol involved in T cell immune receptors transmembrane signal transduction, intervention of cholesterol metabolism can enhance the potential of anti-tumor immune response of T cells (Nature, 2016). However, the mechanism of plasma membrane cholesterol regulating transmembrane signal transduction is not fully elucidated. Flotillins, including Flot1 and Flot2, is now considered the structural protein of plasma membrane cholesterol microdomain, our preliminary study found Flotillins regulate plasm membrane cholesterol levels in T cells, directly interact with TCR and participate in T cell immune response. Therefore, we intend to use Super-resolution microscopy, combined with biochemical, immunological and imaging techniques, to illustrate the mechanism of Flotillins regulating the plasma membrane cholesterol dynamic. On the other hand, combined with mice tumor models and clinical samples, we will explore the roles and mechanism of Flotillins in regulating T cell function and antitumor immune responses. The study will cast a better understanding in the regulatory roles and mechanism of cholesterol and its metabolism in T cell immune response, and provide important theoretical basis for further research and clinical application.

胆固醇等脂质分子是细胞结构和功能的基础，我们之前的研究发现胆固醇参与T细胞免疫受体跨膜信号转导，干预胆固醇代谢可以增强T细胞的抗肿瘤免疫应答能力（Nature, 2016）。然而质膜胆固醇调控免疫受体跨膜信号转导的机制尚不清楚。. Flotillins包括Flot1和Flot2，目前被认为是质膜胆固醇微区的结构蛋白，我们的初步研究发现Flotillins调控T细胞质膜胆固醇水平，且与TCR存在直接作用并参与T细胞的免疫应答。因此，申请人一方面拟利用超高分辨成像优势技术，综合运用生物化学、成像和免疫学等技术方法，深入研究Flotillins在质膜胆固醇动态调控机制，另一方面，结合小鼠肿瘤模型和临床样本，探讨Flotillins在T细胞抗肿瘤免疫应答中的功能和机理。这一研究有助于我们更好理解胆固醇及其代谢在T细胞免疫应答的调控机理，为进一步的转化研究和临床应用提供重要理论依据。

胆固醇作为细胞的一种重要脂质，其水平受到包括吸收、外排、贮存、胞内转运等多条通路的调控。我们之前的研究发现胆固醇代谢在T细胞抗肿瘤免疫应答中起着关键的调控作用，通过靶向胆固醇代谢关键酶ACAT1可以改变T细胞质膜胆固醇水平，进而调控其对肿瘤细胞的杀伤能力（Nature, 2016）。然而质膜胆固醇调控免疫受体跨膜信号转导的机制尚不清楚。. Flotillins是胆固醇质膜微区的结构蛋白，包括Flot1和Flot2， Flotillins在细胞中稳定性是相互依赖的，其中一个蛋白下调会导致另一蛋白也下调。因此我们通过敲除细胞中Flot2研究Flotilllins对T细胞功能的影响，实验结果发现Flotillins敲除减弱T细胞活化、效应分子及细胞因子的表达，抑制T细胞增殖，抑制其靶向肿瘤杀伤能力，进一步的动物实验证明了Flotlillins在维持T细胞抗肿瘤能力中发挥重要作用。Flot2缺失下调了T细胞质膜胆固醇水平，下调了T细胞中重要通路TCR信号中关键分子的磷酸化水平。通过超高分辨成像技术，发现Flot2与TCR在质膜上有共定位，意味着Flotillins可能通过与TCR发生相互作用影响其信号转导过程。最后，通过能量代谢分析仪检测发现Flotillins缺失后T细胞的糖酵解与基础呼吸减弱，意味着Flotillins可能调控T细胞的代谢活动。我们的研究证明了Flotillin作为质膜胆固醇微区的结构蛋白影响TCR信号通路转导及代谢活动，是维持T细胞抗肿瘤功能的重要分子，有助于进一步理解质膜胆固醇在T细胞免疫应答的调控机制。