研究PD-1，什么程度才能发Nature?

旧瓶装新酒，PD-1亦可再登Nature。

     

PD-1，2018年的明星分子，与PD-1相关的临床实验研究是研究的热点，其相关的基础研究也同样如此。

今天荷叶给大家推荐的是中科院生物化学与细胞生物学研究所许琛琦团队对PD-1的研究，他们发现了PD-1的蛋白降解新机制，文章发表于2018年12月的《Nature》上。（回复“181217”，可下载文献）

PD-1能被泛素化和蛋白酶体降解

作者在mRNA和蛋白质水平研究了不同CD8+T细胞的刺激下PD-1的表达，发现mRNA水平变化不明显，而PD-1的蛋白水平却有明显的波动，刺激2d，其蛋白表达达到高峰后迅速回落。这些结果提示PD-1存在转录后水平的调控机制。

图1 不同T细胞激活后PD-1的蛋白质、mRNA水平的变化

进一步研究发现PD-1能被泛素化，而且蛋白酶体抑制剂MG132能维T细胞激活后PD-1的蛋白质水平，这些结果说明PD-1确实能被泛素-蛋白降解体系所调控。

图2 PD-1能被泛素化、蛋白酶体降解

FBXO38泛素降解PD-1

为了明确其降解机制，作者以GST-PD-1融合蛋白进行了Pull-down，并进行质谱分析，获得2个E3泛素酶，FBXO38和FBXO47；

接着进行常规蛋白质相互作用研究，证实FBXO38能与PD-1相结合。过表达FBXO38促进PD-1的泛素化，敲除或敲低FBXO38减少PD-1的泛素化。对PD-1胞内段点两个赖氨酸位点进行突变分析，发现K233是其泛素结合位点。

对FBXO38进行截短分析，发现其F-Box是PD-1作用结构域。此外作者还对泛素K48，K63位点进行突变，证实FBXO38介导PD-1 K48的泛素化降解。

图3 CoIP实验证实FBXO38与PD-1相互结合

图4 FBXO38介导K48泛素降解PD-1

FBXO38调节T细胞的抗肿瘤免疫

在确认FBXO38与PD-1相互作用的基础上，作者在体内验证了FBXO38的功能。引入T细胞特异的FBXO38敲除小鼠，发现其CD8+T细胞PD-1表达水平升高。

同时在该转基因小鼠上建立B16F10的荷瘤模型，敲除小鼠肿瘤生长加快，生存时间减少，其肿瘤浸润的CD8+T细胞中PD-1表达水平亦升高，而功能被削弱（GzmB+、IFNƳ+、TNF+ CD8T细胞减少）。

抗PD-1抗体治疗能挽救FBXO38敲除的影响。

图5 FBXO38敲除上调PD-1的表达促进肿瘤进展

肿瘤微环境中IL2促进FBXO38的表达

FBX038的上游调控分子是什么呢？作者发现IL2能促进FBX038的mRNA和蛋白质表达，IL-2信号的转录因子STAT5能富集与FBX038的启动子区。

图6 IL2促进CD8+T细胞FBX038的表达

图7 IL2信号转录因子STAT5富集与FBXO38启动子区

在小鼠B16F10的荷瘤小鼠模型中，作者腹腔给予IL2，发现IL2促进肿瘤浸润的CD8+PD-1+ T细胞中FBXO38的表达，同时下调PD-1的表达，抑制肿瘤的生长。而敲除FBXO38抑制IL2的抗肿瘤作用。

图8 IL2/FBXO38轴下调PD-1的表达、抑制B16F10肿瘤生长

荷叶感悟

研究蛋白质的降解，筛选相互作用E3泛素蛋白，CoIP验证，荷叶估计能发个JBC水平的文章；

候选分子的表达调控研究，加上对候选分子进行敲除，引入转基因小鼠建立肿瘤模型，研究其对肿瘤的作用，再加上临床样本的检测，荷叶估计有JCI的水平；

但是常规的套路加上明星分子，那么就很可能发到Nature哦！

参考文献：

Meng X, Liu X, Guo X, et al. FBXO38 mediates PD-1 ubiquitination and regulates anti-tumour immunity of T cells.Nature. 2018 Dec;564(7734):130-135.