T细胞活化过程中中心体蛋白质翻译后修饰图谱的破译及其功能调控研究

本研究针对T细胞活化过程中中心体蛋白质翻译后修饰(PTM)的调控机制不明的问题，采用基于质谱的开放式搜索策略和iSanXoT定量分析，首次绘制了中心体PTM动态图谱，发现氧化修饰占主导且色氨酸为最易氧化残基，揭示了Myh9和Gzma等关键蛋白的区域特异性氧化修饰变化，为免疫调控提供了新视角。

　　

在免疫应答过程中，T细胞从静止状态向效应状态的转变是适应性免疫的核心环节。这一过程涉及复杂的分子调控网络，其中转录水平和翻译水平的调控均发挥重要作用。近年来研究发现，T细胞活化早期转录与翻译并不同步，提示翻译后调控可能扮演关键角色。蛋白质翻译后修饰（PTM）作为蛋白质功能多样性的重要调控方式，通过添加化学基团（如磷酸化、乙酰化、甲基化等）或氧化还原修饰，精确调控蛋白质的活性、定位、相互作用及稳定性。然而，在T细胞活化这一动态过程中，中心体蛋白质组的PTM图谱及其功能意义尚未得到系统解析。

中心体作为细胞内的微管组织中心，在T细胞活化过程中发生极化并迁移至免疫突触，协调细胞骨架重排和信号传导。已有研究表明，中心体在T细胞活化中招募CCT伴侣蛋白等分子，影响T细胞受体（TCR）信号传导。但中心体蛋白质的PTM景观，特别是氧化修饰的规模、特异性及功能，仍是未知领域。鉴于T细胞活化伴随活性氧（ROS）水平升高，氧化修饰可能成为调控中心体功能的重要机制。为此，研究人员开展了这项研究，旨在破译T细胞活化过程中中心体PTM的动态变化，并探索其生物学意义。研究成果发表在《European Journal of Cell Biology》。

本研究主要采用了以下关键技术方法：1）基于质谱的开放式搜索（Open Search）策略，使用Comet-PTM软件对中心体富集样本进行非偏性PTM鉴定，允许500 Da前体质量容忍度以覆盖未知修饰；2）多层定量整合分析，通过iSanXoT软件和Generic Integration Algorithm对PTM进行精确定量，区分特异性修饰变化与技术误差；3）使用来自人Jurkat T细胞、HEK293细胞及30名健康捐赠者的静息与活化T淋巴母细胞的中心体富集样本（数据集1和2），结合ITRAQ标记和多维液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析；4）生物信息学分析，包括基于二项分布和超几何检验的PTM-氨基酸对富集分析、蛋白互作网络（STRING）及功能注释。

研究结果部分，首先通过PTM图谱分析发现，中心体蛋白质组中氧化修饰占主导地位，包括单氧化、双氧化、三氧化及色氨酸衍生物（如犬尿氨酸）等多种形式。在Jurkat、HEK293、静息（LT CTRL）和活化（LT ACT）T淋巴母细胞中，PTM类型和比例高度相似，表明氧化修饰是中心体的保守特征。值得注意的是，色氨酸（Trp）是氧化修饰最频繁的残基，共检测到7种不同类型的氧化修饰。通过富集分析筛选出静息和活化T细胞中显著富含氧化修饰的蛋白质，这些蛋白功能涉及核糖体与翻译机制、囊泡运输、RNA结合与加工、细胞骨架组织等。例如，Rpl23、Eef1a1、Rab35、Actb等蛋白在氧化修饰富集列表中显著出现。

进一步通过定量PTM分析发现，在T细胞活化过程中，特定蛋白质呈现区域特异性的氧化修饰动态变化。其中，肌球蛋白重链9（Myh9）在活化T细胞中出现两个高氧化修饰区域，而颗粒酶A（Gzma）在其肽酶S1结构域（残基29-259）内的氧化修饰水平显著降低。这些修饰变化提示氧化还原状态可能调控这些蛋白的功能：Myh9的氧化修饰可能增强其参与免疫突触形成和细胞骨架动态重组的能力，而Gzma的去氧化则可能提高其酶活性和细胞毒性功能。

为从系统生物学角度理解PTM调控模式，研究人员对高修饰和低修饰蛋白组进行了功能富集分析。结果显示，两组蛋白均显著富集于RNA结合功能（GO:0003723）和核糖核蛋白复合体（GO:1990904），但高修饰蛋白特异性地与细胞骨架成分（GO:0005856）和免疫突触（GO:0001772）相关，而低修饰蛋白则与伴侣复合物（GO:0101031）和核酸酶活性调控（GO:0032069）相关。这一发现表明，PTM重塑在T细胞活化中非随机分布，可能通过调控不同功能模块协调免疫应答。

研究结论与讨论部分强调，本研究首次绘制了T细胞中心体的PTM全景图谱，揭示了氧化修饰尤其是色氨酸氧化的主导地位及其在T细胞活化中的动态变化。这些修饰变化可能与T细胞活化过程中ROS水平升高相关，并可能通过影响蛋白质结构和功能精细调控免疫应答。例如，Myh9的超氧化可能促进细胞骨架动态性以支持免疫突触稳定，而Gzma的低氧化可能增强其蛋白酶活性以促进靶细胞杀伤。这些发现为理解免疫调控提供了新视角，并提示靶向特定PTM（如使用抗氧化剂或ROS调节剂）可能成为干预免疫相关疾病（如自身免疫病和癌症）的新策略。未来研究可进一步探索氧化修饰的功能效应及其在临床样本中的应用价值，例如开发基于PTM的生物标志物 panel 或评估现有药物（如二甲富马酸）对T细胞PTM状态的影响。