S1P1调控 CXCR4 新机制：解锁免疫细胞迁移密码

为探究 CXCR4 和 S1P?相互作用机制，首尔国立大学研究人员发现二者可形成异源二聚体，S1P/S1P1轴单向调节 CXCR4，为免疫细胞迁移研究提供新思路。

　　

在生命的微观世界里，免疫细胞如同训练有素的 “士兵”，在身体各个部位穿梭巡逻，维持着机体的免疫平衡。它们的精准迁移至关重要，而这一过程离不开趋化因子受体 CXCR4 和鞘氨醇 - 1 - 磷酸受体 1（S1P₁）的参与。CXCR4 如同 “导航仪”，引导造血干细胞和免疫细胞归巢；S1P₁则像 “开关”，控制着免疫细胞从淋巴器官的释放。然而，这两个 “关键角色” 之间的相互作用机制却如同迷雾，困扰着科研人员。此前研究虽知晓它们在免疫细胞迁移中均发挥重要作用，但对于二者如何相互影响，分子机制是什么，仍然知之甚少。为了揭开这层神秘的面纱，首尔国立大学的研究人员展开了深入探究。

研究人员聚焦于 CXCR4 和 S1P₁的相互作用，期望能解析其背后的分子机制，为理解免疫细胞迁移过程提供关键线索，进而为相关疾病的治疗开辟新方向。经过不懈努力，研究发现 CXCR4 和 S1P?可形成异源二聚体，并且 S1P/S1P₁轴能够单向调节 CXCR4，干扰其介导的信号传导和细胞迁移。这一成果为深入理解免疫细胞迁移机制提供了新视角，在免疫相关疾病的治疗和药物研发等方面具有重要意义。该研究成果发表在《Cell Communication and Signaling》期刊上。

为了开展这项研究，研究人员运用了多种关键技术。在细胞实验方面，利用双分子荧光互补（BiFC）实验、邻近连接实验（PLA）和定量生物发光共振能量转移（BRET）实验来检测蛋白质之间的相互作用；借助 CRISPR/Cas9 系统构建基因敲除细胞系，用于探究基因功能。

下面来看具体的研究结果：

1. CXCR4-S1P₁异源二聚体的鉴定与验证：通过基于 BiFC 实验的高通量筛选，研究人员发现了包括 CXCR4-S1P₁在内的多种 G 蛋白偶联受体（GPCR）异源二聚体。在过表达相关受体的 HEK293A 细胞中，BiFC 实验显示 CXCR4 与 S1P₁可形成异源二聚体；PLA 实验进一步证实了二者的特异性相互作用，且排除了非选择性聚集的可能；定量 BRET 实验则从定量角度验证了异源二聚体的形成，表明二者在细胞内确实存在相互作用。

2. S1P1对 CXCR4 激活的调节作用：研究人员通过多种实验手段探究 S1P?对 CXCR4 的调节作用。在 G 蛋白激活层面，S1P1可干扰 CXCL12 诱导的 cAMP 信号传导，抑制 CXCR4 介导的 Gα?激活，但 CXCR4 对 S1P?介导的信号无影响，说明这种调节是单向的。在 G 蛋白招募实验中，S1P?会减少 CXCL12 诱导的 Gα_i招募到 CXCR4，且降低 Gα??与 CXCR4 的基础结合，而 CXCR4 对 S1P1功能无明显影响。此外，使用 S1P1拮抗剂 Ex26 的实验表明，内源性 S1P 参与了 S1P?对 CXCR4 信号的干扰，且这种干扰不仅依赖于 S1P1的激活，还与无配体结合的 S1P?有关。

3. S1P1影响 CXCL12 诱导的 CXCR4 寡聚化：研究人员进一步探究 S1P1对 CXCR4 的抑制机制。通过 BRET - 配体结合实验发现，S1P?与 CXCR4 异源二聚化不影响 CXCR4 的配体结合亲和力。在 β - arrestin 招募实验中，S1P1虽能增加 β - arrestin2 与 CXCR4 的结合，但在 β - arrestin1/2 缺陷的细胞中，S1P/S1P1轴仍能抑制 CXCR4 介导的 G 蛋白激活和招募，说明存在不依赖 β - arrestin 的抑制机制。定量 BRET 实验显示，S1P1会破坏 CXCR4 的寡聚化，影响其在稳态下的结构和功能。

4. S1P1跨膜结构域 3（TM3）在调节 CXCR4 中的关键作用：为确定 CXCR4 和 S1P?的相互作用界面，研究人员构建了 S1P?和 S1P?的跨膜结构域交换突变体。定量 BRET 分析表明，CXCR4 能与 S1P?、S1P?及其突变体形成异源二聚体。功能实验显示，S1P?的 TM3 是调节 CXCR4 的关键结构域，其缺失会消除 S1P?对 CXCR4 激活的抑制作用，而 S1P?的 TM4 则不具备这种调节功能。

5. S1P1对 Jurkat 细胞中 CXCR4 介导的信号传导和细胞迁移的影响：在 Jurkat T 淋巴母细胞中，研究人员构建了 S1P1过表达细胞系。结果显示，S1P1过表达会显著抑制 CXCL12 诱导的细胞内钙流和细胞迁移，而 S1P?过表达则无此作用，表明 S1P1能特异性干扰 Jurkat 细胞中 CXCR4 的活性。

6. S1P?在 T 细胞中与 CXCR4 的相互作用及对细胞迁移的影响：在 KARPAS299 细胞和原代 T 细胞中，研究人员进一步探究 S1P1与 CXCR4 的相互作用及对细胞迁移的影响。在 KARPAS299 细胞中，CRISPR/Cas9 敲除 S1PR1 基因后，CXCL12 诱导的细胞迁移显著增加，说明 S1P?对 CXCR4 介导的迁移有抑制作用。S1P 或 FTY720P 预处理可增强 CXCL12 诱导的迁移，这与降低 S1P?的表面表达有关。在原代 T 细胞中，虽多数细胞不表达 S1P?，但检测到 CXCR4 - S1P?异源二聚体的存在，且 S1P 能干扰 CXCL12 诱导的细胞迁移，不过这种调节作用相对较弱。

综合上述研究，研究人员证实了 CXCR4 - S1P?异源二聚体的存在，揭示了 S1P/S1P?轴通过干扰 G 蛋白结合、破坏 CXCR4 寡聚化来调节 CXCR4 功能的机制，且这种调节不影响 CXCR4 的表面表达和配体结合。这一发现为理解免疫细胞迁移的分子机制提供了新的理论依据，在免疫相关疾病如自身免疫性疾病、炎症性疾病以及癌症等的治疗方面具有潜在应用价值，也为靶向 S1P?和 CXCR4 的药物研发提供了新的方向。例如，针对二者相互作用机制开发的药物，有望精准调控免疫细胞迁移，提高相关疾病的治疗效果。然而，目前对于 S1P?调节 CXCR4 的具体分子机制细节，如 S1P?的 TM3 与 CXCR4 相互作用的精确方式等仍有待进一步研究，这也为后续科研工作指明了方向。