iScience剖析！被缩短的免疫系统受体是如何帮助调节细胞活性的？

2020年10月31日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，一项刊登在国际杂志iScience上题为“Non-full-length Water-Soluble CXCR4QTY and CCR5QTY Chemokine Receptors： Implication for Overlooked Truncated but Functional Membrane Receptors”的研究报告中，来自麻省理工学院等机构的科学家们通过研究发现，长期以来被认为是不完整且没有功能的缩短版的免疫相关蛋白受体，或能与细胞膜上的天然对应物相结合，其或许能指示新型药物、疗法和仿生身体部位的途径。

尽管携带缩短结构的趋化因子受体此前被认为在生物学研究上并不重要，但研究者却发现，两种名为CXCR4和CXCR5的缩短版的受体或能与相应的配体结合，并在蛋白质功能的发挥上扮演关键角色。研究者Shuguang Zhang说道，关于短受体能识别其各自配体的意外发现或能帮助研究人员认识到生物学中一个新的调节系统，受体就好比我们拿着茶杯的手，而我们并不需要5个指头来拿起茶杯，2个指头就足够了。

图片来源：MIT Media Lab

缩短的受体蛋白在其原始形式下是不溶于水的，同时其维持结构还需要洗涤剂，这就给研究人员带来了一定困难，为了能够避免使用洗涤剂，研究人员利用结构相似的亲水性氨基酸替代了疏水性氨基酸，将受体蛋白转化成了一种水溶性的形式，这一过程就能帮助研究人员在体外无需使用洗涤剂的情况下来研究趋化因子受体的生理学和功能特性，而且受体还会在体内被转化成为一种非水溶性形式以便进行观察。

重新转化的缩短受体的原始突变形式不仅能在细胞膜上表达和定位，从而与其各自的配体相互作用，还能表现出全长受体的调节效应，从而就能阻断其到达细胞表面，这一现象还需要后期更为深入的研究才能够解释，此外研究者还认为这一研究发现或有望帮助开发治疗诸如癌症等疾病的新型疗法。研究者Zhang说道，癌细胞通常会出现细胞信号转导过程的故障，在许多情况下，其会过度表达G蛋白偶联受体，这就包括趋化因子受体CXCR4和CCR5，这种缩短但功能性的受体就能干预癌细胞的信号通路。

调节全长受体与细胞表面蛋白之间的相互作用或许就能潜在阻断病毒的入侵，从而就能有效预防感染的发生。此外研究人员还开发出了水溶性的诱饵受体，其与原始受体的功能等同，能够吸收配体并减少癌症的转移，研究者表示，缩短型受体的水溶性版本或许能提供丰富的纳米成分材料用于仿生传感器设备的开发，而与原生膜蛋白（几乎不可能用于生产需要这种装置需要几公斤的纳米材料）不同的是，最小的水溶性蛋白可以更容易地进行化学合成。如果短受体和长受体一样好用的话，研究人员就能利用化学合成的方法来制造纳米材料，从而轻松扩大生产规模。这种小尺寸的缩短受体也能让其在微尺度的特异性电子传感器设备上进行工作。

研究人员对缩短但具有功能的CXCR4和CCR5的观察中也提出了很多问题，比如生物体中存在的最小功能性受体到底是什么？是否所有的DNA序列都能特异性地编码非全长的受体，这一研究发现还提出了关于假基因（pseudogenes）的很多问题，假基因是一种被截断的基因，研究人员并不清楚到底有多少这样的假基因在细胞和有机体的蛋白质水平上被研究过。研究者认为，功能性缩短受体的发现或许重新提出了关于截断基因的相关问题。

正如研究者在文中指出的那样，一些意外发现往往会给科学研究带来重大突破，比如microRNA的发现，其曾经一度被科学家们忽视，如今却被公认为基因调节过程中不可缺少的一部分，尤其是在高度进化的生物系统中。后期研究人员还将继续深入研究阐明缩短型的免疫系统受体到底是如何帮助调节细胞活性的。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Rui Qing，Fei Tao，Pranam Chatterjee， et al. Non-full-length Water-Soluble CXCR4QTY and CCR5QTY Chemokine Receptors： Implication for Overlooked Truncated but Functional Membrane Receptors， iScience (2020). DOI： 10.1016/j.isci.2020.101670

【2】Truncated immune system receptors may regulate cellular activity

by Michaela Jarvis， Massachusetts Institute of Technology