CDC42介导树突状细胞迁移行为的力学感知

目的本研究探索DC感知细胞外力学微环境变化动态调整其迁移行为的分子机制,以期为干预体内DC的迁移行为、提升DC抗肿瘤免疫治疗效果提供理论依据和新策略。方法本研究对比DC在不同刚度基底上的迁移行为;探究肝脏纤维化如何调控DC的浸润情况;分析肝硬化患者单细胞测序结果寻找调控DC迁移行为的力学感知的关键分子,并通过相应的激动剂、抑制剂等检测其功能。结果DC在较硬基底上的迁移受到显著抑制;大鼠纤维化肝脏中的DC浸润数量相较于正常大鼠肝脏显著增加,抗纤维化治疗后下降至正常水平;RNA-seq结果表明CDC42可能是DC感知环境刚度变化动态调整其迁移行为的关键分子;在DC迁移实验中加入CDC42抑制剂、激动剂发现DC在软、硬基底上的迁移能力均受到CDC42功能的显著影响。结论(1)DC在较硬基底上迁移能力受损,肝脏纤维化导致的组织刚度增加潜在可能通过抑制DC的迁移效率导致DC浸润增加;(2)CDC42是DC感知环境刚度变化动态调整其迁移行为的关键分子,以CDC42作为靶点的策略有望提升DC抗肿瘤免疫治疗效果。

逆锁键非线性协同CD8塑造TCR抗原识别的特异性

目的自然进化的T细胞受体(TCR)能在动态复杂的物理化学微环境中特异性地识别外来抗原,同时很好地控制对自身抗原的交叉反应性。然而,大多体外改造且亲和力成熟的TCR易交叉于自身抗原,诱发非目标毒性,其机制目前仍不清楚。方法通过单分子力谱技术、分子动力学模拟、体外功能实验以及系统仿真,展开了详细的研究。结果(1)天然TCR能协同利用机械力和CD8识别外来抗原,表现出中等强度(最优)的逆锁键;这种机械协同互作依次诱导了p MHC构象变化和CD8配体结合域(CD8 LBD)的旋转,形成了柔性的TCR-p MHC结合界面,将天然TCR特异性提高超过10倍。(2)改造且高亲和力TCR识别外来抗原虽表现出超强的逆锁键,其紧密的结合界面反而限制了p MHC构象变化及CD8 LBD旋转,同时与自身抗原结合时也形成较强逆锁键,从而削弱了TCR特异性。(3)通过整合以上TCR识别抗原的动力学及结构特征,构建了一种依赖于力学参数的动力学图谱,能够帮助快速区分有无功能性以及潜在引起毒副作用的TCR-p MHC互作对。结论本研究揭示了天然与改造的TCRs其特异性的动态塑造过程,为未来筛选出高潜能、高特异性且对自身抗原交叉反应小的TCR-T提供了新策略。

见微知著:单分子力谱技术窥探蛋白质分子动态功能

蛋白质的动态功能调控并决定着细胞的生理和病理过程。其不仅受到蛋白质本身生物化学特性的影响,还受到生物体内复杂的生物力学微环境的动态调控。这些生物力因素主要通过耦联生物化学特性来改变蛋白质的动态相互作用、构象变化以及后续的信号传导。近些年来,单分子力谱检测技术突破了传统生物化学技术的限制,在单分子水平有效地研究生物力学——化学耦联调控下的蛋白质动态功能。本文详细介绍了4种代表性的单分子力谱检测技术(原子力显微镜、光镊、生物膜力学探针以及磁镊),着重介绍这些技术在蛋白质动态功能研究方面的典型应用,主要包括蛋白质动态相互作用,蛋白质动态构象变化以及信号传导等。同时,本文还介绍了几种常用的基于上述单分子检测技术的单分子力谱检测方法,主要用于定量检测蛋白质相互作用、构象变化等生物化学过程的分子动力学参数。最后,本文还简要讨论了单分子力谱检测技术的未来发展方向,特别是如何与其他研究手段的有机整合,更全面地研究蛋白质的动态功能。我们希望该综述能够给更多的生物化学家带来新的概念和工具,帮助更全面地研究蛋白质的动态特性。

“超稳定”生物膜力学探针技术准确解析PD-1免疫治疗抗体的原位解离速率

目的针对PD-1的免疫治疗抗体已经广泛应用于各种癌症的治疗中,然而传统的表面等离子共振技术等基于体外纯化蛋白的检测手段由于缺少细胞的原位膜环境以及忽略了生物力的调控作用,其得到的抗原—抗体亲和力参数无法准确表征不同抗体的临床治愈率。方法利用生物膜力学探针技术能够在活细胞上解析单分子键解离速率的独特优势。

新冠病毒入侵与免疫防御的分子力学生物学研究进展

病毒入侵宿主和免疫系统防御均受到了体内生理环境中的多种生物力的动态调控。然而生物力如何影响病毒入侵宿主以及宿主免疫细胞上重要的免疫受体(如T细胞受体——TCR及其辅受体CD8)如何利用生物力精准识别外来非我抗原来抵御外来病毒及肿瘤的攻击,其力学-化学耦合调控的分子机制均不清楚。我们将主要汇报一下近年来在病毒入侵与免疫防御方面的分子力学生物学的主要研究进展。

Mechanical Force Drives CTLA-4 Negative Functions to Maintain Immune Homeostasis

T细胞免疫共抑制分子CTLA-4与APC表面的配体(CD80或CD86)互作产生抑制信号来防止T细胞过度活化,从而维持免疫系统稳态。最近研究发现,CTLA-4可以介导CD80和CD86的反向内吞,表明CTLA-4功能可能受机械拉力(生物力)调控。然而,生物力调控CTLA-4功能及其与配体互作分子机制并不清楚。