机械力对PD-1与配体相互作用调控的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11672317
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A1002.多尺度力学生物学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

T-cells play essential roles in adaptive immunity. The specific recognition of T-cell receptor with antigen peptide-conjugated MHC triggers immune response, which is regulated by the co-signaling molecules such as CD28 and PD-1. The co-inhibitory molecule PD-1 inhibits T-cell activation, and the blocking of PD-1 rescues T-cell functions, making PD-1 an ideal target for anti-cancer drug. On the other hand, recent studies indicated that the functions of TCR and CD28 are regulated by mechanical force, indicating the direct roles of mechanical forces on T-cell activation, suggesting force may also play roles on the function of PD-1. Our preliminary single-molecule force spectroscopy studies on PD-1/PD-L1 interactions show human PD-1/PD-L1 interaction display catch bond (force prolongs bond lifetime), while mouse PD-1/PD-L1 interaction show slip bond only (force shortened bond lifetime). And molecular dynamics simulations suggest the existence of a new conformation of PD-1/PD-L1 interaction which is stabilized by force. These results illustrate the roles of force on PD-1. Based on these preliminary studies, we proposed to perform further systematic investigations to elucidate the molecular mechanism of catch bond and the difference between human and mouse PD-1/PD-L1 interactions, identify the roles of force on PD-1 functions, and providing new information to understand how force may regulate T-cell activation.
T细胞是获得性免疫的核心, TCR与pMHC的特异性识别是触发免疫响应的关键,而这一过程也受到共信号分子如CD28, PD-1等的调控作用。如PD-1会抑制T细胞活性,阻断PD-1则会增强T细胞在抗炎抗肿瘤中的作用,这使PD-1成为理想的抗肿瘤药物靶点。另一方面,最新的研究表明,TCR和CD28的功能都受到机械力的影响,表明机械力可能直接参与T细胞活化过程,显示机械力可能也会影响PD-1的功能。我们前期的单分子力学研究表明人PD-1/PD-L1的相互作用呈逆锁键,但鼠PD-1/PD-L1的相互作用则仅表现出滑移键。分子动力学模拟发现机械力可能会诱发一个新的稳定构象状态。这些结果表明力确实对PD-1存在作用。本项目将在此基础上进一步深入研究,阐明人、鼠PD-1/PD-L1相互作用差异以及逆锁键产生的分子机制,揭示机械力对PD-1功能的调控作用,完善机械力在T细胞活化过程中的协同作用机制。

结项摘要

T细胞是获得性免疫的核心, TCR与pMHC的特异性识别是触发免疫响应的关键,而这一过程也受到共信号分子如CD28, PD-1等的调控作用。如PD-1会抑制T细胞活性,阻断PD-1则会增强T细胞在抗炎抗肿瘤中的作用,这使PD-1成为理想的抗肿瘤药物靶点。另一方面,最新的研究表明,TCR和CD28的功能都受到机械力的影响,表明机械力可能直接参与T细胞活化过程,显示机械力可能也会影响PD-1的功能。本项目集合单分子力学和分子动力学模拟系统研究了PD-1/PD-L1相互作用性质。发现PD-1与PD-L1的相互作用呈现出与TCR/pMHC相互作用相似的力依赖关系,小力时相互作用寿命随外力的增大而增长。而通过分子动力学模拟发现,在外力作用下PD-1与PD-L1存在一个与晶体结构不同的全新的结合状态,而这个新的结合状态具有更长的寿命。这些结果表明PD-1对其配体PD-L1的识别也受到力的调控,而且PD-1很可能也作为力感受分子行使功能。这一结果为发展新的抗病毒、抗肿瘤和自免疫疾病治疗策略提供新信息。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Mechano-regulation of Peptide-MHC Class I Conformations Determines TCR Antigen Recognition
肽-MHC I 类构象的机械调节决定 TCR 抗原识别
  • DOI:
    10.1016/j.molcel.2018.12.018
  • 发表时间:
    2019-03-07
  • 期刊:
    MOLECULAR CELL
  • 影响因子:
    16
  • 作者:
    Wu, Peng;Zhang, Tongtong;Lou, Jizhong
  • 通讯作者:
    Lou, Jizhong
Liquid-liquid phase separation by SARS-CoV-2 nucleocapsid protein and RNA
通过 SARS-CoV-2 核衣壳蛋白和 RNA 进行液-液相分离
  • DOI:
    10.1038/s41422-020-00408-2
  • 发表时间:
    2020-09-08
  • 期刊:
    CELL RESEARCH
  • 影响因子:
    44.1
  • 作者:
    Chen, Hui;Cui, Yang;Lou, Jizhong
  • 通讯作者:
    Lou, Jizhong
Mechanosensing through immunoreceptors.
通过免疫受体进行机械传感
  • DOI:
    10.1038/s41590-019-0491-1
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Nature immunology
  • 影响因子:
    30.5
  • 作者:
    Zhu C;Chen W;Lou J;Rittase W;Li K
  • 通讯作者:
    Li K
Mechanical unfolding of a beta-barrel membrane protein by single-molecule force spectroscopy
通过单分子力谱机械展开β-桶膜蛋白
  • DOI:
    10.1007/s11427-019-1758-4
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Science China Life Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Chen Hui;Song Guangtao;Zhang Yong;Ni Dongchun;Zhang Xinwei;Huang Yihua;Lou Jizhong
  • 通讯作者:
    Lou Jizhong
Conformational activation of ribosome recycling by intra- and inter-molecular dynamics of RRF
RRF分子内和分子间动力学对核糖体回收的构象激活
  • DOI:
    10.1016/j.ijbiomac.2020.05.254
  • 发表时间:
    2020-10-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOLOGICAL MACROMOLECULES
  • 影响因子:
    8.2
  • 作者:
    Song,Guangtao;Xu,Benjin;Qin,Yan
  • 通讯作者:
    Qin,Yan

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其他文献

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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
    娄继忠
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包含 α A 结构域的整合素的力诱导构象变化的结构基础和动力学
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    PLos One
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xiang, T.;Lee, C.Y.;Tian, L.;Chen, W.;娄继忠;Zhu, C.
  • 通讯作者:
    Zhu, C.

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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