PTPN1通过Cys215氧化还原机制介导乳酸应激下T细胞TCR–IL-2/STAT5信号调控

《Cell Communication and Signaling》：Lactate-associated regulation of PTPN1 modulates TCR and IL-2 signaling to suppress T cell functions

　　

摘要

背景

癌症中的Warburg效应导致乳酸积累和肿瘤微环境酸化，从而抑制T细胞效应功能。尽管乳酸诱导的酸化的抑制效应已得到充分认可，但将这种胞外酸性应激转化为胞内信号失败的特异性分子"传感器"仍未得到充分定义。本研究旨在鉴定在富含乳酸的条件下维持T细胞功能的遗传调控因子和生化机制。

方法

我们使用Brunello混合文库在人Jurkat T细胞中进行了全基因组CRISPR敲除筛选，以鉴定在乳酸应激下维持T细胞活化标志物CD25表达所需的基因。在鉴定出PTPN1（蛋白酪氨酸磷酸酶非受体1型）后，我们通过流式细胞术评估了氧化型PTP活性位点信号。为阐明分子机制，我们采用定点突变（C215A）评估了PTPN1在乳酸应激下对TCR近端和细胞因子介导信号通路的贡献。

结果

我们的无偏筛选鉴定出PTPN1是对乳酸反应的CD25主要负调控因子。乳酸暴露降低了氧化型PTP活性位点信号，并与胞内氧化还原平衡改变相关，而PTPN1耗竭和回补实验表明PTPN1及其Cys215残基参与此氧化还原相关反应。在乳酸应激下，PTPN1耗竭维持了关键TCR近端和IL-2/STAT5信号组分的磷酸化，包括Lck、ZAP70和STAT5。一致地，乳酸抑制了TCR介导的活化和IL-2/STAT5反应性。值得注意的是，使用PTPN1 C215A突变体回补或药理学抑制PTPN1成功恢复了T细胞中的信号转导和效应功能，尽管存在严重酸性应激。

结论

本研究鉴定PTPN1为乳酸应激下T细胞信号的重要调控因子，并表明Cys215参与应激相关氧化还原反应。这些发现将乳酸相关的细胞氧化还原平衡改变与PTPN1依赖的TCR–IL-2/STAT5信号调控联系起来，并将PTPN1确定为在富含乳酸的肿瘤微环境中维持T细胞功能的潜在治疗靶点。

图形摘要

背景

癌症中的Warburg效应导致乳酸积累和肿瘤微环境酸化，从而抑制T细胞效应功能。尽管乳酸诱导的酸化的抑制效应已得到充分认可，但将这种胞外酸性应激转化为胞内信号失败的特异性分子"传感器"仍未得到充分定义。本研究旨在鉴定在富含乳酸的条件下维持T细胞功能的遗传调控因子和生化机制。

方法

我们使用Brunello混合文库在人Jurkat T细胞中进行了全基因组CRISPR敲除筛选，以鉴定在乳酸应激下维持T细胞活化标志物CD25表达所需的基因。在鉴定出PTPN1（蛋白酪氨酸磷酸酶非受体1型）后，我们通过流式细胞术评估了氧化型PTP活性位点信号。为阐明分子机制，我们采用定点突变（C215A）评估了PTPN1在乳酸应激下对TCR近端和细胞因子介导信号通路的贡献。

结果

我们的无偏筛选鉴定出PTPN1是对乳酸反应的CD25主要负调控因子。乳酸暴露降低了氧化型PTP活性位点信号，并与胞内氧化还原平衡改变相关，而PTPN1耗竭和回补实验表明PTPN1及其Cys215残基参与此氧化还原相关反应。在乳酸应激下，PTPN1耗竭维持了关键TCR近端和IL-2/STAT5信号组分的磷酸化，包括Lck、ZAP70和STAT5。一致地，乳酸抑制了TCR介导的活化和IL-2/STAT5反应性。值得注意的是，使用PTPN1 C215A突变体回补或药理学抑制PTPN1成功恢复了T细胞中的信号转导和效应功能，尽管存在严重酸性应激。

结论

本研究鉴定PTPN1为乳酸应激下T细胞信号的重要调控因子，并表明Cys215参与应激相关氧化还原反应。这些发现将乳酸相关的细胞氧化还原平衡改变与PTPN1依赖的TCR–IL-2/STAT5信号调控联系起来，并将PTPN1确定为在富含乳酸的肿瘤微环境中维持T细胞功能的潜在治疗靶点。

图形摘要