PTPN22-CD45双磷酸酶逆向反馈增强TCR信号传导与自身免疫的分子机制

本研究针对系统性红斑狼疮(SLE)等自身免疫疾病中T细胞受体(TCR)信号异常调控的难题，揭示了PTPN22 Ser449位点被PKA磷酸化后通过ZAP70-CD45-LCK Tyr192逆向反馈环路增强TCR信号的新机制。该发现为自身免疫疾病的靶向治疗提供了新思路，发表于《Science Advances》。

　　

研究背景与意义

在免疫系统中，T细胞受体(TCR)信号的精确调控对维持免疫平衡至关重要。当这一调控失衡时，可能导致系统性红斑狼疮(SLE)等自身免疫疾病的发生。过去的研究表明，蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型22(PTPN22)是TCR信号的关键负调控因子，其基因变异与多种自身免疫疾病密切相关。然而，PTPN22在TCR信号中的具体调控机制尚不完全清楚，尤其在疾病状态下如何被修饰并影响下游信号通路仍是未解之谜。

关键技术与方法

研究人员结合多种技术手段展开研究：1) 通过磷酸化蛋白质组学(Phos-tag SDS-PAGE和质谱分析)鉴定PTPN22新磷酸化位点；2) 利用CRISPR-Cas9基因编辑构建PTPN22 Ser⁴⁴⁹突变细胞系和小鼠模型；3) 采用邻近连接实验(PLA)和荧光共振能量转移(FRET)分析蛋白互作与构象变化；4) 通过单细胞转录组测序(CITE-seq)解析信号通路差异；5) 使用R848诱导的小鼠狼疮模型评估病理效应。研究纳入6例SLE患者和4例健康对照的外周血单个核细胞(PBMC)样本。

主要研究结果

Ser⁴⁴⁹是PTPN22中未被识别的PKA靶点并在SLE PBMCs中高磷酸化

通过磷酸化蛋白质组学分析，研究人员首次发现PTPN22的Ser⁴⁴⁹位点可在TCR激活后被蛋白激酶A(PKA)磷酸化。在SLE患者的PBMC中，该位点的磷酸化水平显著升高，提示其可能与疾病发生相关。

Ser⁴⁴⁹磷酸化抑制PTPN22功能并增强TCR信号

构建PTPN22 Ser⁴⁴⁹突变(S449A)的Jurkat细胞系后，发现该突变导致ZAP70 Tyr³¹⁹等关键信号分子的磷酸化水平降低，CD69激活和细胞因子表达减弱，表明Ser⁴⁴⁹磷酸化通过抑制PTPN22功能增强TCR信号。

Ser⁴⁴⁹磷酸化损害PTPN22与ZAP70的结合

FRET和PLA实验显示，Ser⁴⁴⁹磷酸化引起PTPN22构象变化，选择性降低其与ZAP70的亲和力，但不影响与LCK的相互作用，从而特异性调控ZAP70依赖性信号。

PTPN22 Ser⁴⁴⁹突变提高LCK Tyr¹⁹²磷酸化

研究发现S449A突变导致LCK Tyr¹⁹²磷酸化增强，而该位点被证实是LCK的自磷酸化位点，其磷酸化可抑制TCR信号。

ZAP70-CD45轴调控LCK Tyr¹⁹²磷酸化

通过CD45敲除和CSK抑制实验，揭示ZAP70激活可促进CD45对LCK Tyr¹⁹²的去磷酸化，形成逆向反馈环路。PTPN22 Ser⁴⁴⁹磷酸化通过抑制这一环路增强TCR信号。

PTPN22 Ser⁴⁴⁹磷酸化促进T细胞对抗原的识别

在OT-I TCR转基因模型中，Ser⁴⁴⁹磷酸化水平与抗原肽亲和力正相关，表明该修饰帮助T细胞区分不同强度的抗原刺激。

Ptpn22 Ser⁴⁵²磷酸化促进TCR信号和免疫应答

在小鼠模型中，Ser⁴⁵²(对应人类Ser⁴⁴⁹)突变导致T细胞活化、增殖和抗体产生能力下降，证实其在适应性免疫中的关键作用。

Ptpn22 Ser⁴⁵²磷酸化加剧狼疮模型病情

在R848诱导的狼疮模型中，Ser⁴⁵²突变小鼠表现出肾小球IgG沉积减少和蛋白尿减轻，同时滤泡辅助T细胞(Tfh)减少，提示该位点磷酸化促进自身免疫病理。

结论与展望

该研究系统阐明了PTPN22 Ser⁴⁴⁹磷酸化通过"ZAP70-CD45-LCK Tyr¹⁹²"逆向反馈环路增强TCR信号的新机制，为理解自身免疫疾病的发病机制提供了分子基础。发现SLE患者PBMC中该位点异常高磷酸化，提示其可能作为疾病活动性的生物标志物。研究还揭示了PKA-PTPN22-ZAP70轴作为潜在治疗靶点的价值，为开发特异性免疫调节药物指明了方向。未来研究可进一步探索如何精确调控这一通路以实现对自身免疫疾病的干预。