免疫接头蛋白SLP-76类泛素SUMO化修饰调控T细胞受体信号传导的作用及分子机制

Small ubiquitin-like modifier (SUMO)ylation is a key post-translational modification mechanism that controls the function of proteins and cell signaling, ultimately regulating a plethora of biological processes. While ubiquitination regulates signaling thresholds in T-cells and autoimmunity, a role for SUMOylation in the T cell receptor (TCR) signaling is not well-understood. We have recently shown that immune adaptor SLP-76 binding to SUMO-RanGAP1 of the nuclear pore complex filaments regulates NF-ATc1 nuclear import in T-cells (Liu et al., Science under revision 2014), suggesting a functional crosstalk between SUMO pathway and SLP-76 in TCR signaling. In this proposal we will define whether SLP-76 can undergo post-translational modification by SUMO proteins in T cells and whether SUMOylation of SLP-76 is a dynamic process coupled to the strength of TCR signaling. Further we will examine the regulatory role of SLP-76 SUMOylation in proximal and distal signaling steps of TCR signal cascade. Moreover, we will investigate the effect of SLP-76 SUMOylation on microclustering of SLP-76 itself and/or other TCR signaling molecules during T cell activation, which could be a molecular mechanisms underlying the regulation of TCR signaling by SUMO pathway. This study will serve as an important complement to existing models of TCR sigaling and may therefore provide for novel therapeutic approaches to various T-cell related immune diseases such as autoimmmunity and immunodeficiency.

类泛素SUMO化(SUMOylation) 是重要的蛋白翻译后修饰机制，广泛参与调控蛋白质功能、细胞信号传导等生物过程的重要环节,但在T细胞受体（TCR）信号传导中的作用还不清楚。本项目将在T细胞中鉴定分析SUMO化对免疫接头蛋白SLP-76特异修饰及SLP-76 SUMO化在TCR信号传导中的作用和动力学特征;从TCR信号传导近端(approximate)和远端(distal)环节阐明SLP-76 SUMO化对TCR激活信号的调控作用;并进一步从微聚体(microcluster)层面解析其调控作用的分子机制。该研究将首次阐明SLP-76 SUMO化修饰及其在TCR信号传导调控中的作用及机制,完善现有的TCR信号传导调控模型; 进一步为控制和纠正TCR信号紊乱引起的免疫性疾病提供新理论和药物新靶点具有重要的意义。

类泛素化修饰(SUMOylation)广泛参与细胞许多重要的生理及病理过程包括免疫性疾病和病毒感染。然而，SUMO化修饰通路对TCR信号传导调控作用和机制一直不是很清楚。该项目围绕SUMO通路与免疫接头蛋白如SLP-76和ADAP的交叉对话调控T细胞功能这一核心科学问题展开。我们首次报导类泛素化SUMO通路中关键的E2接合酶Ubc9与SLP-76互作调控T细胞激活。针对以前SLP-76体内体外SUMO化水平比较低难以分析的难点，我们经改进建立了SLP-76体外高效并稳定的SUMO化的分析及鉴定方法。我们阐明了SLP-76通过其C-末端与Ubc9功能性相互作用并导致SLP-76本身被类泛素化修饰，并用质谱分析成功鉴定SLP-76脯氨酸富集起二个重要SUMO化位点。在功能上,依赖于SLP-76 SUMO化水平，Ubc9与SLP-76协同特异增强TCR介导的IL-2转录，并且SLP-76 SUMO化在T细胞激活中是IL-2转录依赖的功能性复合物的形成所必需。在项目的研究中，我们还发现Ubc9也能与SLP-76功能相关的接头蛋白ADAP的核定位序列互作并调控T细胞免疫粘附功能。我们证实Ubc9-ADAP互作能调控在整合素介导的T细胞粘附中起重要作用的ADAP下游效应分子模块Rap1-RapL在细胞膜上的定位并选择性激活Rac1 而实现的。此外，基于Ubc9通过介导SUMO化修饰MDA5参与调控多种RNA病毒包括HIV感染与复制，我们进一步探索Ubc9与免疫接头蛋白互作在抗病毒感染中的潜在应用。在建立dsRNA病毒感染模型的过程中，我们首次发现STAU1能与MDA5竞争性识别和结合IBDV病毒dsRNA中并胜出，从而抑制在该病毒感染中MDA5介导的IFN-β基因转录。这是作为IBDV逃避宿主IFN抗病毒反应引起免疫抑制的重要策略和机制模型。总之，该研究首次阐明了SUMO化修饰通路通过关键接合酶Ubc9选择性地与SLP-76和ADAP互作分别参与TCR-介导的T细胞激活信号转导及整合素介导的T细胞免疫粘附调控的新模式；进一步为控制并纠正T细胞激活或黏附紊乱引起的免疫性疾病和病毒感染性疾病提供新的策略和药物靶点。以通讯作者发表3篇高水平SCI论文，待发表2篇；申请国家发明专利2项；培养博士生2名，1名已毕业，1名在读。项目支出与预算相符，剩余经费计划用于本项目研究后续支出。