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CD22 在 B 细胞免疫调节中意义重大,但其顺式配体难以识别。研究人员开发合成唾液酸苷 GSC - 932,发现它能高效抑制小鼠 CD22 与配体结合,还可区分 CD22 与配体结合是否依赖唾液酸,为研究 CD22 配体相互作用提供新工具。
在人体的免疫系统中,B 淋巴细胞(B 细胞)就像一支训练有素的军队,时刻守护着身体的健康。其中,CD22(又称 Siglec - 2)作为 B 细胞中的关键 “指挥官”,发挥着至关重要的作用。它能够识别一种特殊的糖结构 ——α2,6 - 唾液酸化 N - 乙酰乳糖胺,并且会与表达在同一细胞上的各种 α2,6 - 唾液酸化膜蛋白(顺式配体)持续发生相互作用。同时,它也能和其他细胞上的 α2,6 - 唾液酸化分子(反式配体)结合。
CD22 的细胞质区域含有四个免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIMs),它可以招募并激活含 SH2 结构域的蛋白酪氨酸磷酸酶 1(SHP - 1),进而抑制 B 细胞抗原受体(BCR)的信号传导。BCR 在没有被激活时,会产生一种维持 B 细胞存活和调节分化的 “基础信号”;而当 BCR 被激活时,则会产生强烈的信号传导。CD22 对这两种信号传导都有调节作用,而且它与内源性配体的相互作用,还能通过不同方式分别上调和下调 BCR 激活诱导的信号和基础信号,这对于保证 B 细胞信号传导的质量控制至关重要。
然而,想要深入了解 CD22 与顺式配体相互作用的机制,首先得识别出这些顺式配体。但问题来了,CD22 与配体结合后解离速度极快,传统的免疫沉淀等方法根本无法系统地鉴定出 CD22 的配体。此前研究人员尝试过化学交联、光亲和标记等方法,还利用过辣根过氧化物酶(HRP) - 偶联的抗 CD22 抗体和生物素 - 酪胺进行近邻标记,但都存在一些问题,无法清晰地确定哪些是真正依赖 CD22 - 唾液酸相互作用的顺式配体。
为了解决这一难题,来自未知研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们开发出一种合成唾液酸苷 GSC - 932,这种物质可以极大地改善与小鼠 CD22 的亲和力,有望帮助准确识别 CD22 的顺式配体。最终,研究发现 GSC - 932 能有效抑制小鼠 CD22 与 α2,6 - 唾液酸化配体的结合,并且在近邻标记实验中,清晰地分辨出了与 CD22 依赖唾液酸相互作用的配体,证实了 CD22 确实与多种顺式配体存在相互作用。这一研究成果发表在《Carbohydrate Research》上,为后续深入研究 B 细胞免疫反应的调控机制提供了关键的研究工具和理论基础,有助于科学家们更好地理解免疫系统的奥秘,对相关疾病的治疗和预防也有着重要的潜在意义。
研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。在化合物合成方面,按照特定的合成序列制备了一系列合成唾液酸苷,包括 GSC - 931、GSC - 932、GSC - 933 和 GSC - 934 等。在研究 CD22 与配体相互作用时,采用了近邻标记技术,通过 HRP - 偶联的抗 CD22 抗体结合生物素 - 酪胺,使 HRP 诱导产生超短寿命的生物素 - 酪胺自由基,标记距离 CD22 约 10nm 范围内的蛋白质。同时,通过对比不同细胞,如St6gal1+/+ B 细胞、St6gal1-/- B 细胞(缺乏 α2,6 唾液酸)以及用合成唾液酸苷处理的St6gal1+/+ B 细胞,来分析 CD22 与配体的结合情况。
化学合成唾液酸苷
研究人员依据特定的合成流程,制备出了 GSC - 931、GSC - 932、GSC - 933 和 GSC - 934 等合成唾液酸苷。合成起始于一种已知的唾液酸衍生物,在特定试剂的作用下与苄醇进行偶联反应,为后续研究提供了重要的物质基础。
生成与小鼠 CD22 具有超高亲和力的合成唾液酸苷 GSC - 932
此前研究人员已经开发出 GSC - 780 和 GSC - 718,它们分别通过在特定位置引入不同基团,与 CD22 的结合亲和力相较于 α2,6 唾液酸有显著提升。在此次研究中,研究人员对唾液酸苷的 C5 位置进行修饰,合成了 GSC - 932。经研究发现,GSC - 932 与小鼠 CD22 的亲和力比 GSC - 718 还要高 5 倍,这一成果为后续实验奠定了良好基础。
研究结果分析
将 GSC - 932 应用于近邻标记实验,结果显示它能明显区分出与 CD22 依赖唾液酸相互作用的配体。在实验中,对比不同处理的 B 细胞发现,St6gal1-/- B 细胞由于缺乏 α2,6 唾液酸,多种蛋白质的标记减少,但这可能与该细胞表面 CD22 表达降低有关;而 GSC - 718 只能减少少量蛋白质的标记,难以确定其他标记蛋白质是否为 CD22 的配体。与之不同的是,GSC - 932 能够有效抑制多种蛋白质的近邻标记,有力地表明 CD22 与 B 细胞表面的多种顺式配体存在相互作用。
在研究结论部分,研究人员成功开发出合成唾液酸苷 GSC - 932,它与小鼠 CD22 具有超高亲和力,能够有效抑制小鼠 CD22 与 α2,6 - 唾液酸化配体的结合。通过近邻标记实验,清晰地展示了 CD22 与多种顺式配体的相互作用,这为研究 CD22 的配体相互作用提供了有力工具。
从讨论部分来看,此前研究人员通过修饰唾液酸苷的不同位置来开发与 CD22 高亲和力的物质,以探究 CD22 配体相互作用的机制和调节其功能活性。此次对唾液酸苷 C5 位置的修饰,成功得到 GSC - 932,进一步拓展了对 CD22 配体相互作用的研究。这一研究成果不仅有助于深入理解 B 细胞免疫反应的调控机制,还为相关疾病的治疗和预防提供了新的思路和潜在靶点,对生命科学和健康医学领域的发展有着重要推动作用。