WASH的磷酸化修饰对NK细胞功能调控的研究

NK cells of the immune system play critical roles in defending the body against viral infection and tumor through secretion of lytic granules. A better understanding of the mechanisms involved in NK cell activation and cytotoxicity may lead to key innovations in treatment of the relevant diseases. Due to the importance of WASP family proteins as actin regulators for many immune cell functions, this project will investigate for the first time the cellular and molecular mechanisms of WASH (a new WASP family member) in NK cell effctor functions. Our preliminary studies suggest WASH is indispensable for NK cell cytotoxicity. Thus, we hypothesize that WASH affects the formation of immunological synapse, polarization and delivery of cytolytic granules through modulation of cytoskeletal rearrangement. Base on our observation of WASH phosphorlyation, next we will identify tyrosine residues for phosphorylation, specific tyrosine kinase and phosphatase to elucidate the novel molecular mechanisms of NK cell function regulated by WASH phosphorylation. Finally, we will characterize the essential requirement of WASH for NK cell-mediated innate immunity in animal models and cancer patients. Exploration in these areas should substantially update the conventional view of NK cell cytotoxicity and could provide novel strategy for NK cell-based treatment of infection and cancer.

NK细胞通过分泌杀伤性颗粒清除病毒感染的细胞或肿瘤细胞，在机体的早期免疫防御中发挥关键性作用；深入了解NK细胞的活化和杀伤机制对于相关疾病的治疗具有重大意义。基于WASP家族蛋白作为主要的细胞骨架调节蛋白在多种淋巴细胞中发挥显著效应的理论基础，本项目首次探究WASP家族新成员WASH在NK细胞中的重要作用及其调控机制。初步的结果提示WASH参与了NK细胞对靶细胞的杀伤，因此推测WASH调节NK细胞内细胞骨架的重组，从而影响免疫突触的形成，细胞毒性颗粒的极化、运输和释放。更重要的是，我们发现WASH具有酪氨酸磷酸化修饰现象，拟将确定特异的磷酸化位点、相应的酪氨酸蛋白激酶和磷酸酶，并揭示WASH蛋白磷酸化修饰及其对NK细胞功能调控的分子机制。结合动物模型和临床材料分析，本研究可望揭示NK细胞杀伤靶细胞的新机制，并为相关疾病的临床治疗提供新的思路。

自然杀伤（Natural Killer，NK）细胞是重要的固有免疫细胞和机体免疫防御的第一道防线。细胞骨架调节蛋白在淋巴细胞功能调控中发挥重要作用，本项目主要研究了细胞骨架调节蛋白WASP家族新成员WASH在NK细胞中的作用和分子机制。利用不同的实验模型，我们首先证实了WASH在NK细胞杀伤靶细胞中的重要作用，阐明了WASH蛋白影响NK细胞内杀伤性颗粒的极化和释放。我们还发现了WASH蛋白的磷酸化修饰现象，鉴定出NK细胞中Src家族的Lck激酶能调控WASH蛋白的磷酸化。利用分子生物学实验，我们鉴定出WASH分子的第141位酪氨酸是主要的磷酸化位点并在NK细胞杀伤靶细胞中发挥重要作用。这些研究揭示了NK 细胞杀伤肿瘤细胞的新机制，可能为治疗相关临床疾病提供新的线索。细胞骨架调节蛋白还可能直接参与肿瘤细胞的重要生物学功能。食管癌是一种常见的消化道肿瘤，进展快预后差，发病有明显的地域特色。本项目中，我们还发现WASH在食管癌患者肿瘤组织中高表达并与疾病进展和临床预后相关。利用多株人食管癌细胞系模型，我们验证了WASH在食管癌细胞中的表达，还发现WASH在食管癌干细胞中高表达。通过抑制和过表达WASH的方法，我们证实了WASH的表达对食管癌干细胞至关重要，并能影响肿瘤在小鼠体内的生长。在分子机制方面，我们筛选并鉴定出WASH主要是通过影响食管癌细胞分泌IL-8来调控肿瘤干细胞。此外，我们阐明了食管癌细胞中miR-637下调是导致WASH蛋白表达升高的关键分子机制。通过临床资料分析证实了食管癌组织中miR-637和WASH表达水平呈负相关，可能成为判断食管癌患者预后的新指标。本项目从免疫细胞和肿瘤细胞的角度，阐明了WASH蛋白的重要作用和相关分子机制，具有潜在的临床应用价值。