NK細胞激活型受體分子DNAM-1及其與配體的互作機制研究獲進展

最近，《美國國家科學院院刊》（PNAS）報道了中國科學院微生物研究所和中國科學院北京生命科學研究院高福團隊關於DNAM-1與配體CD155互作機制的研究成果。

人體內環境的穩態是機體進行正常生命活動的必要條件，而機體的免疫系統則是維持機體穩態的重要調節機制。在免疫系統中，自然殺傷（Natural killer, NK）細胞是一類由造血幹細胞發育分化而來的淋巴細胞亞群，是天然免疫和細胞免疫的生力軍。它能夠釋放穿孔素和顆粒酶直接介導靶細胞的壞死和凋亡，同時也通過釋放多種細胞因子調節T、B淋巴細胞等多種免疫細胞功能，最終達到免疫監視和免疫穩態的目的。

NK細胞的功能受細胞表面「陰」、「陽」兩類受體分子的協調控制。配對的抑制型受體和激活型受體能夠識別相同的MHC-I類分子。由於抑制型受體與配體的親和力較高，NK細胞通常處於抑制狀態。病毒感染等刺激信號會導致激活型受體過表達，競爭性結合配體，激活NK細胞，使其「殺死」進入體內的病原微生物或清除體內不斷出現的自身病變細胞。

近年來，一類新發現的配對的NK細胞受體家族逐漸走入人們的視線，這就是由抑制型受體TIGIT、CD96和激活型受體DNAM-1（CD226）組成的TIGIT-CD226-CD96受體家族。該受體家族分子通過特異性地識別相同配體——nectin/Necl家族分子CD155(Necl-5)，調控NK細胞功能。TIGIT更是作為一種抑制型免疫檢查點分子，被廣泛應用於各種靶點細胞治療的研究和臨床應用當中。DNAM-1是該家族中唯一的激活型受體分子。因此，對DNAM-1與其配體的作用機制的研究，不僅能夠闡明其激活NK細胞的作用機制，而且對以DNAM-1為靶點的免疫治療性藥物的開發具有重要價值。

高福團隊解析了人DNAM-1和小鼠DNAM-1分子的胞外段高解析度三維結構。通常而言，具有多個Ig樣結構域的蛋白，其Ig樣結構域間通常形成一種「頭尾相接」的串聯方式（見CD155分子）。這種「念珠」樣的排列導致相鄰兩個Ig結構域之間具有一定的柔性，便於其通過構象調整而結合受體/配體分子。研究人員發現，由兩個V型免疫球蛋白（IgV）結構域構成的DNAM-1分子，其兩個IgV結構域呈現獨特的「肩並肩」的並排排列模式。這種特殊的串聯方式使得兩個結構域的β片層（β-sheet）通過氫鍵網路連接成一個「剛性」的整體，從而產生了一種「超級免疫球蛋白 (super-Ig)」結構域。類似的排列模式僅見於文昌魚的免疫類似分子VCBP3（variable-region containing chitin-binding protein 3）的結構中。研究人員推測，這種Ig結構域之間「肩並肩」的剛性排列可能會對其功能產生一定影響，而這種特殊的排列模式對於理解免疫球蛋白這類古老的免疫分子的進化規律提供了新的線索。

研究團隊還系統地研究了DNAM-1分子與其配體CD155分子的結合機制。通過對DNAM-1/CD155複合物結構的解析，他們發現DNAM-1主要由遠膜端的IgV（CD226-D1）結構域與CD155分子的遠膜端的IgV（CD155-D1）結構域通過「雙鎖鑰（double-lock-and-key）」的結合模式進行結合。而後，通過對DNAM-1不同結構域截短體蛋白及突變體蛋白與CD155結合能力的檢測，他們發現DNAM-1近膜端IgV（CD226-D2）結構域不僅在維持CD226分子的整體構象穩定性上具有重要作用，同時更直接參与了與CD155分子的互作。這種特殊的結合模式在TIGIT-CD226-CD96家族分子與配體的結合中前所未見。

研究人員同時發現，激活型受體DNAM-1與配對的抑制型受體TIGIT對於配體CD155的結合能力處於同一水平。這個結果提示，TIGIT-CD226-CD96家族對於NK細胞功能的調控可能不同於以往所知的「抑制信號優先」的調控模式。

綜上所述，文章對DNAM-1與其配體的作用模式的闡明，對於理解TIGIT-CD226-CD96家族受體分子與配體的作用機制以及NK細胞的調控機制具有重要意義。同時，該研究對於開發以DNAM-1為靶點的腫瘤免疫治療性抗體藥物提供了重要的理論基礎。

近年來，研究團隊在T細胞及NK細胞關鍵受體/配體作用機制及腫瘤免疫檢查點抗體藥物作用機制方面開展了系列工作，在nectin/Necl家族分子與病毒表面抗原及免疫相關受體分子互作機制方面的研究成果相繼發表在Nature Structure and Molecular Biology、PLoS Pathogens、Structure、 和 等雜誌上，為理解這類分子在免疫調控及病原入侵方面的作用機制及藥物開發提供了重要基礎。

北京生科院博士後王寒為論文第一作者，高福和微生物所副研究員譚曙光為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項以及博士後創新人才支持計劃的經費支持。

圖：DNAM-1/CD226與配體CD155分子互作對NK細胞的活化具有重要作用

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