重大发现！自噬成分 LC3 竟通过调控 LFA1运输影响淋巴细胞黏附

免疫应答中，白细胞整合素 LFA1对淋巴细胞运输和黏附至关重要，但其激活后在细胞接触表面聚集的调控机制不明。研究人员探究自噬成分 LC3 与 LFA1运输的关系，发现 LC3 可调节 LFA1在接触表面的积累和淋巴细胞黏附，拓展了对淋巴细胞调控的认知。

　　在人体的免疫系统中，淋巴细胞就像一群训练有素的 “卫士”，时刻在身体里巡逻，保护我们免受病原体的侵害。而淋巴细胞能够精准地到达感染部位并发挥作用，离不开一种名为白细胞整合素 LFA₁（α_Lβ₂）的关键蛋白，它在淋巴细胞的运输和黏附过程中扮演着不可或缺的角色。当 LFA₁被激活，它会在细胞接触表面聚集，这一过程对于淋巴细胞执行免疫功能至关重要。然而，长期以来，科学家们对 LFA₁激活后在细胞接触表面聚集的调控机制却知之甚少，就像在黑暗中摸索，找不到关键的线索。

为了揭开这个神秘的面纱，来自日本関西医科大学（Kansai Medical University）的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于自噬成分微管相关蛋白 1A/1B 轻链 3（LC3），试图探究它与 LFA₁运输之间的潜在联系。研究结果令人振奋，他们发现 LC3 具有一种此前未知的功能，它就像一座桥梁，连接了 LFA₁运输和自噬体运输这两条看似毫无关联的通路。这一发现为理解淋巴细胞的调控机制提供了全新的视角，有助于我们更好地认识免疫系统的工作方式，对于开发治疗免疫相关疾病的新策略具有重要意义。该研究成果发表在《Nature Communications》上。

在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是基因编辑技术，通过构建基因敲除和敲入小鼠模型，如 LC3b 和 GABARAP 基因敲除小鼠、SNAP-KI 小鼠等，来研究相关基因对淋巴细胞功能的影响；其次是细胞成像技术，利用共聚焦显微镜和超分辨率显微镜观察 LFA₁与 LC3 等蛋白的共定位和共运输情况；最后是生化分析技术，通过免疫沉淀、蛋白质印迹等实验检测蛋白之间的相互作用和磷酸化水平。

研究结果

1. LFA₁簇与自噬体成分共定位和共运输：研究人员发现，LFA₁在黏附的淋巴细胞中形成的细胞内簇（ICC）与自噬体成分 Rab7 和 LC3 共定位，且 LFA₁与 LC3 会共同运输。通过共聚焦显微镜和超分辨率显微镜观察，以及 FRET 实验验证，证实了 LFA₁和 LC3 在细胞内的紧密联系。
2. ATG8 家族蛋白对淋巴细胞黏附的重要性：建立 LC3b 和 GABARAP 基因敲除的淋巴细胞细胞系以及 LC3 表达降低的原代 T 细胞，实验表明，ATG8 家族蛋白（LC3b 和 GABARAP）缺失会降低淋巴细胞的黏附性，减少 LFA₁在细胞接触表面的积累和 ICC 的形成，说明它们是淋巴细胞黏附的重要正向调节因子。
3. LFA₁+LC3 + 簇形成的信号级联：研究发现，高亲和力依赖的外向信号（outside-in signaling）对 LFA₁+LC3+ ICCs 的形成很重要。外向信号激活 mTOR 和 AMPK，与经典自噬途径不同，它不影响 ULK1 磷酸化。AMPK 激活促进 LFA₁和 LC3 在接触表面的聚集和积累，从而增加淋巴细胞的黏附性。
4. 整合素外向信号不诱导自噬体降解：与经典自噬途径不同，外向信号不会刺激 p62 聚集或 LC3-II（LC3 的脂化形式）降解，使用自噬通量探针检测发现，整合素依赖的 LC3 聚集不会诱导自噬通量，表明 LC3 介导的淋巴细胞黏附与经典自噬通量的发生无关。
5. LFA₁和 LC3 的聚集及黏附依赖于非经典和经典自噬脂化途径：研究发现 LFA₁+LC3+ ICCs 具有非经典自噬诱导的脂质修饰特征。通过对 ATG16L1 突变体的研究表明，LFA₁+LC3+ ICC 形成依赖于 ATG16L1 功能背景下的非经典和经典自噬脂化途径。
6. RAPL 与 LC3 的相互作用及对 LC3 磷酸化的影响：通过酵母双杂交筛选和一系列生化实验，发现 RAPL 直接与 LC3 和 GABARAP 结合。RAPL 抑制 Mst1 对 LC3 在 T50 位点的磷酸化，且活性 Rap1 增强了 RAPL 对 Mst1 介导的 LC3 磷酸化的抑制作用。RAPL 对 LFA₁在接触表面的积累很重要，但在 LFA₁和 LC3 共聚集过程中作用不关键。
7. LC3 去磷酸化促进 LFA₁积累和淋巴细胞黏附：构建模拟磷酸化和去磷酸化的 LC3b 突变体并在 LC3b 基因敲除的淋巴细胞中表达，发现去磷酸化的 LC3 增加细胞黏附性，促进 LFA₁在接触表面的积累；而抑制动力蛋白（dynein）促进淋巴细胞黏附和 LFA₁积累，抑制驱动蛋白 - 1（kinesin-1）则起到相反作用，表明抑制 LC3 磷酸化可促进依赖驱动蛋白和 FYCO1 的 LFA₁运输到细胞接触表面。

研究结论与讨论

这项研究揭示了 LC3 介导的 LFA₁运输途径，LC3 通过与 LFA₁共聚集和共运输，调节 LFA₁在细胞接触表面的积累，进而控制淋巴细胞的黏附。研究还发现外向信号激活的 AMPK 和 Rap1 - RAPL - Mst1 轴在这一过程中发挥重要调控作用。此外，该研究定义了一种新的途径 ——LC3 相关蛋白运输诱导的整合素（LAPTIN），它与已知的非经典自噬途径在 mTOR 依赖性和 ATG16L1 功能域需求上存在差异，拓宽了我们对膜运输全球调控的理解。

尽管 LC3 介导 LFA₁调控的精确机制仍有待进一步研究，但该研究为深入理解 T 细胞黏附的动态调控以及自噬与黏附信号通路之间的相互作用提供了重要线索，有望为开发治疗免疫相关疾病的新药物和新疗法奠定基础，在生命科学和医学领域具有重要的理论和实践意义。