钙依赖性寡聚化：CD163清道夫受体介导配体内吞的结构机制解析

本研究揭示了CD163清道夫受体通过钙依赖性寡聚化高效识别血红蛋白-结合珠蛋白(Hb-Hp)复合物的分子机制。北京大学研究人员利用冷冻电镜技术解析了CD163全胞外域与Hb-Hp复合物的高分辨率结构，发现CD163在2.5 mM钙离子浓度下主要形成三聚体，通过SRCR2-4结构域不对称结合配体，其寡聚化显著提升内吞效率。该研究为CD163阳性巨噬细胞相关疾病的治疗提供了新靶点。

　　

在机体炎症反应和血红素代谢过程中，巨噬细胞表面的CD163清道夫受体扮演着关键角色。作为M2型巨噬细胞的标志物，CD163通过清除血红蛋白-结合珠蛋白(Hb-Hp)复合物来防止含铁血红素的氧化毒性。然而长期以来，CD163识别配体并介导内吞的结构基础始终是未解之谜。更令人困惑的是，为何这种受体需要钙离子参与其功能？这些机制认知的缺失严重制约了针对CD163阳性巨噬细胞的精准治疗策略开发。

为揭开这一谜团，北京大学的研究团队在《Nature Communications》发表了突破性研究成果。通过冷冻电镜技术，研究人员首次解析了人源CD163全胞外域与Hb-Hp复合物的三维结构，分辨率达到3.11?。研究发现CD163在生理钙浓度(2.5 mM)下会形成三聚体，这种寡聚化状态显著提升了配体内吞效率。结构分析揭示SRCR5-9结构域通过钙离子介导的静电相互作用形成稳定的三聚体核心，而N端的SRCR2-4结构域则负责捕获Hb-Hp复合物。特别值得注意的是，CD163三聚体仅用两个亚基不对称地结合半个Hb-Hp二聚体，第三个亚基则通过钙离子与Hp形成辅助接触，这种独特的识别模式为理解受体-配体相互作用提供了新范式。

研究主要采用了以下关键技术：冷冻电镜(cryo-EM)解析蛋白质复合物结构；尺寸排阻色谱(SEC)分析蛋白寡聚状态；沉降速度-分析型超速离心(SV-AUC)定量不同钙浓度下的寡聚体分布；NHS下拉实验验证关键突变体的结合能力；流式细胞术评估内吞效率。

整体结构特征
冷冻电镜结构显示CD163-Hb-Hp1复合物存在三聚体和二聚体两种形式。三聚体呈"爪状"构象，三个"趾部"由SRCR5-9结构域组成稳定的三角形核心，而SRCR2-4结构域则伸展捕获配体。二聚体结构与三聚体相似，但缺少第三个亚基和SRCR9结构域的密度。

钙依赖性寡聚化机制
SEC和SV-AUC实验证实CD163的寡聚化严格依赖钙离子浓度。在2.5 mM钙离子下，CD163形成单体(18.7%)、二聚体(26.2%)和三聚体(39.1%)的混合物。纯化的SRCR5-9结构域单独即可形成边长为120?的等边三角形寡聚体，证实这些结构域足以介导寡聚化。

界面相互作用特征
局部精修结构显示SRCR7和SRCR9含有保守的钙结合位点。关键的双钙结合位点(SRCR7中的Asp⁷⁴⁵-Asp⁷⁴⁶-Asp⁷⁸⁴-Glu⁷⁸⁵-Asn⁸⁰⁷-Glu⁸¹²)与相邻亚基的Lys⁸¹¹和Lys¹⁰²¹形成双点静电配对，这种相互作用在哺乳动物中高度保守。

配体识别机制
SRCR2-4结构域通过两个钙结合位点识别Hb-Hp：SRCR2的双钙位点(Asp¹⁸⁵-Asp¹⁸⁶-Asp²²⁴-Asn²⁴⁷-Glu²⁵²)结合Hp1的Lys²⁶²，而SRCR3的单钙位点(Asp²⁹²-Asp²⁹³-Glu³⁵⁹)识别Hb的Lys¹¹(α链)或Lys⁸²(β链)。突变实验证实SRCR2的钙结合位点对配体识别至关重要。

功能验证
构建的寡聚化缺陷突变体CD163TriMut(D745A/D746A/D955A/D956A)在钙存在时仍保持单体状态。流式细胞术显示，虽然CD163TriMut仍能结合Hb-Hp，但其介导的内吞效率比野生型低10倍，证实寡聚化对功能的关键作用。

这项研究首次阐明了CD163通过钙依赖性寡聚化实现高效配体内吞的完整机制。结构解析显示SRCR结构域采用前所未有的双点静电配对模式，既参与寡聚化又介导配体识别。特别值得注意的是，内吞效率与受体寡聚化程度直接相关，这一发现为开发靶向CD163的疾病治疗策略提供了重要理论依据。由于CD163在多种炎症性疾病和癌症中异常表达，该研究成果不仅深化了对巨噬细胞功能调控的理解，更为设计靶向CD163寡聚化界面的新型治疗药物开辟了道路。研究揭示的钙离子浓度依赖性寡聚化机制，可能代表了清道夫受体超家族共有的调控范式，对相关领域具有广泛启示意义。