PNAS | 中国科学院大学姚依昆等团队研究揭示AMBRA1控制T淋巴细胞中免疫特异性基因的翻译

学术   2024-11-09 07:30   广东  


iNature

T细胞受体(TCR)的结合引发了全球性的细胞反应,调动了信号通路、细胞周期调控和细胞死亡等过程。然而,这些过程中的mRNA翻译分子的调控机制尚不清楚。

2024年10月22日,中国科学院大学姚依昆和NIH的Michael J. Lenardo共同通讯PNAS(IF=9.4)在线发表题为AMBRA1 controls the translation of immune-specific genes in T lymphocytes的研究论文,该研究通过针对CD95(FAS/APO-1)介导的T细胞死亡的全基因组CRISPR筛选,作者识别出了AMBRA1,这是一种先前研究过的蛋白,涉及自噬、E3泛素连接酶活性和细胞周期调节。

缺乏AMBRA1的T细胞对FAS介导的细胞死亡具有抵抗力,其机制是通过在翻译水平下调FAS的表达。作者显示AMBRA1是核糖体蛋白生物合成和特定mRNA的核糖体加载的重要调节因子,进而在TCR信号通路与细胞周期调控路径之间发挥关键作用。作者还发现,AMBRA1本身也受到TCR刺激的翻译调控,主要通过CD28-PI3K-mTORC1-EIF4F通路。综上所述,这些发现揭示了T细胞激活后翻译的分子控制机制,并暗示AMBRA1作为一个翻译调节因子,影响TCR信号、细胞周期进程和T细胞死亡。

T细胞在遇到抗原刺激时,从静息状态转变为活跃状态,通过重新配置基因表达和代谢过程。激活的T细胞增强转录和翻译活性,快速启动糖酵解以生成能量和必要成分,促进T细胞增殖,并分化为效应或记忆T细胞。大多数丰度蛋白的表达通常通过转录、翻译和翻译后修饰的组合实现。一些研究表明,细胞蛋白丰度的调控主要发生在翻译水平。虽然正在通过表观基因组、转录组、蛋白组和代谢组分析对激活T细胞的全面重编程进行研究,但在T细胞中对蛋白翻译控制的动态性仍然不够深入。  
已知T细胞受体(TCR)刺激导致PI3K的磷酸化和激活,随后激活AKT丝氨酸/苏氨酸激酶1(AKT1)并抑制结节硬化复合体2(TSC2)。机械靶向雷帕霉素复合物1(mTORC1)形成并促进翻译抑制因子4E结合蛋白1(4E-BP1)的磷酸化和后续解离,使其从真核起始因子4E(eIF4E)中分离。游离的eIF4E随后与mRNA的5’帽结构结合,结合eIF4F和eIF4G,招募核糖体和tRNA以促进蛋白合成。尽管已报道在T细胞激活后氨基酸摄取迅速增加,但mRNA水平并未表现出相同程度的增加,这表明翻译而非转录可能驱动激活T细胞中大量蛋白合成的显著部分。然而,响应T细胞激活的其他因素对增加蛋白翻译的贡献仍大部分未被探索。
模式机理图(图片源自PNAS    
BECN1调节自噬的激活分子1(AMBRA1)是一种在系统发育上保守的适配器蛋白,帮助启动自噬——一种细胞过程,其中不必要或受损的细胞成分被降解和回收。在基础条件下,AMBRA1与beclin-1(BECN1)和III类磷脂酰肌醇激酶(PI3KIII)结合处于非活跃状态。自噬诱导后,AMBRA1被UNC-51样自噬激活激酶1(ULK1)磷酸化,随后与BECN1和VPS34(PI3KIII)一起重新定位到内质网,以帮助自噬体的形成。形成的自噬体与溶酶体融合,形成自噬溶酶体,使吞噬的细胞成分被水解酶降解。此外,AMBRA1作为肿瘤抑制基因,通过调节D型细胞周期蛋白,帮助维持G1期至S期的转变(19-21)。AMBRA1帮助招募磷酸化的细胞周期蛋白D到E3连接酶,由Ring-Box 1(RBX1)、Cullin-4(CUL4)和DNA损伤结合蛋白1(DDB1)组成,最终导致细胞周期蛋白D的泛素化和降解。虽然AMBRA1在自噬和细胞周期的研究中得到了很好的研究,但其在淋巴细胞或其调控过程中的完整功能尚不清楚。
程序性细胞死亡对维持细胞稳态至关重要。细胞死亡的缺陷可能导致多种病理状况,包括神经退行性疾病、自身免疫疾病和癌症。在经典的FAS通路中,FAS受体与FAS配体(FASL)结合,然后招募FAS相关死亡域(FADD)适配器分子和前半胱天冬酶-8或-10。这些分子形成死亡诱导信号复合物(DISC),导致前半胱天冬酶-8和-10的裂解,进而裂解下游底物,最终导致细胞死亡。虽然FAS通路中的基因缺陷(包括FAS、FASL和CASP10)大约占自身免疫淋巴增生综合症(ALPS)患者的67%,但其余表现出ALPS样症状的患者没有识别出的基因突变,这表明可能还有未知基因参与FAS信号通路的调控。
在此,作者报告AMBRA1在针对T淋巴细胞的FAS诱导细胞死亡的CRISPR筛选中被检测到。作者的研究发现,AMBRA1缺失(KO)T细胞通过翻译调节FAS蛋白表达而抵抗FAS介导的细胞死亡。作者还揭示AMBRA1作为可诱导的翻译控制蛋白,调控核糖体蛋白表达,以平衡TCR信号通路、细胞周期进程和T细胞死亡。    

原文链接:
https://doi.org/10.1073/pnas.2416722121

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