寄生虫免疫调节新机制：TGM-2结构功能解析及其TGF-β模拟活性的CD44共受体依赖性研究

《Genes & Immunity》：Structural and functional analysis of the TGF-β mimic, TGM-2: an immunomodulatory helminth protein

本研究针对寄生虫免疫逃逸机制中TGF-β模拟蛋白的功能优化问题，通过系统解析Heligmosomoides polygyrus分泌蛋白TGM-2的结构域功能，发现其D1-3结构域结合TGFBR1/2激活pSMAD通路，而D4-5通过增强CD44结合显著提升Treg诱导效能。该研究首次揭示TGM-2在CD44缺陷细胞中仍保持部分活性的独特特性，为开发新型免疫调节剂提供了结构基础。

　　

在漫长的共进化过程中，寄生虫Heligmosomoides polygyrus发展出精细的免疫调控策略，通过分泌TGF-β模拟蛋白（TGM）家族分子劫持宿主免疫系统。这些分子能诱导具有表型稳定性的调节性T细胞（Treg），但其结构功能关系尚未明确。特别是该寄生虫为何要消耗能量产生多个结构相似的TGM蛋白？TGM-2与首个发现的TGM-1在功能上有何异同？这些科学问题亟待解答。

为揭示TGM-2的作用机制，研究团队构建了8个结构域截短突变体，通过等温滴定 calorimetry（ITC）、pull-down结合质谱分析、pSMAD信号通路报告基因检测等技术，系统解析了各结构域的功能。实验选用MFB-F11成纤维细胞系和Foxp3-GFP报告基因小鼠的初始CD4⁺T细胞作为模型，并在CD44基因敲除细胞中验证共受体作用。

Expression of truncated TGM-2 proteins

研究人员成功表达并纯化了包含五个补体控制蛋白（CCP）结构域的全长TGM-2及其截短变体（图1c）。序列比对显示TGM-2与TGM-1的D1-2结构域完全一致，D3-D5存在氨基酸差异，这为功能差异研究提供了结构基础。

Testing full-length and truncated TGM-2 proteins

全长TGM-2在1 ng/mL低浓度即可激活pSMAD通路，其效力与TGF-β相当甚至更强（图2a）。关键发现是：D1-3结构域是激活TGF-β信号的最小功能单元，而D4-5缺失导致活性降低10倍（图2e-g）。在CD44敲除细胞中，TGM-2仍保留部分活性，提示其较TGM-1具有更强的CD44非依赖性激活能力（图2b-d）。

Induction of Foxp3 expression in CD4⁺T cells

功能验证显示，全长TGM-2诱导Foxp3⁺Treg的能力显著优于TGF-β，而D4-5缺失突变体活性大幅降低（图3a-c）。这表明CD44结合域对Treg诱导具有增强作用，但与TGM-1不同，TGM-2的D4单独即能在CD44缺失情况下增强信号传导。

CD44 co-receptor binding by TGM-2

Pull-down实验证实TGM-2与TGFBR1/TGFBR2的结合主要依赖D1-3，而与CD44的结合主要由D4-5介导（图4a-g）。值得注意的是，TGM-2与CD44的结合强度显著高于TGM-1，但其D5结构域缺失会影响TGFBR结合，这一现象在TGM-1中未观察到。

Biophysical characterization of binding affinity

ITC定量分析显示TGM-2与TGFBR2的结合亲和力（K_D=403 nM）与TGM-1（K_D=583 nM）无显著差异，与CD44的亲和力（K_D=141 nM）略低于TGM-1（K_D=72 nM）（图5，表1-2）。这提示TGM-2可能通过其他机制增强其生物学活性。

Interactions with host proteins

质谱分析发现TGM-2除结合已知受体外，还与过氧化物氧化还原酶2（Prdx2）存在特异性相互作用（图6a-c），但该互作未能通过Western blot验证，其生物学意义需进一步研究。

Suppression of allergic airway inflammation in vivo

在Alternaria诱导的小鼠过敏性气道炎症模型中，全长TGM-2和D1-3截短体均能显著抑制嗜酸性粒细胞浸润（图7b-d）。值得注意的是，缺乏CD44结合域的D1-3在体内仍保持完整抗炎活性，可能与给药浓度超过阈值或短期模型中CD44作用不突出有关。

该研究首次系统阐明了TGM-2通过多结构域协同作用实现免疫调节的分子机制：D1-3负责结合TGF-β受体激活经典信号通路，而D4-5通过增强CD44结合放大调控效应。与TGM-1相比，TGM-2展现出更强的CD44非依赖性活性，这种功能分化可能反映了寄生虫在宿主体内适应不同微环境的需求。研究不仅深化了对寄生虫免疫逃逸机制的理解，更为开发基于寄生虫蛋白的新型免疫调节剂提供了理论依据。发表于《Genes & Immunity》的这项工作，为转化研究开辟了新途径，未来可探索TGM-2在慢性炎症性疾病治疗中的应用潜力。