Nat Immunol | SIRT2精准调控T细胞活化的新机制

撰文 |咸姐

T细胞受体（TCR）信号通路的精确调控是适应性免疫系统功能的核心，它直接决定了免疫应答的特异性、强度与结局。当TCR识别由主要组织相容性复合物（MHC）提呈的特异性抗原肽后，会触发一系列高度有序的细胞内信号传导事件，最终导致T细胞的活化、增殖、分化及效应功能的发挥。这一信号过程的强度必须被精确地“设定”在一个恰当的阈值范围内：阈值过低可能导致对病原体或肿瘤细胞的免疫应答不足；阈值过高则可能引发针对自身抗原的反应，导致自身免疫性疾病【1】。因此，阐明调控TCR信号幅度的内在分子机制，对于理解免疫稳态、免疫耐受以及开发新的免疫治疗策略具有根本性意义。

TCR信号传导的启动关键依赖于Src家族激酶LCK（淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶）。LCK通过其构象变化在“关闭”（非活性）与“开放”（活性）状态间切换，从而精确控制下游信号的开启。这一构象转变受到多种翻译后修饰的严密调控，包括众所周知的酪氨酸磷酸化（如Y394的自磷酸化激活和Y505的抑制性磷酸化）【2】。近年来，除了磷酸化，其他翻译后修饰如泛素化、棕榈酰化等在TCR信号调节中的作用也逐渐被揭示。其中，赖氨酸乙酰化作为一种可逆、动态的蛋白质修饰，在代谢、转录和细胞周期调控中作用显著，但其在TCR近端信号传导，特别是在直接调控LCK激酶活性方面的具体角色与机制，尚属未知领域。Sirtuin家族蛋白（SIRT1-7）是一类依赖NAD⁺的去乙酰化酶，其中SIRT2主要定位于细胞质，在细胞周期、代谢和炎症反应中扮演重要角色。前期研究表明，SIRT2能通过去乙酰化酶活性来影响T细胞的代谢适应性和功能，这暗示它可能更广泛地参与T细胞活化的调控网络【3】。然而，SIRT2是否通过直接修饰TCR信号通路中的关键信号分子来设定TCR的活化阈值，从而在生理和病理条件下调控T细胞的命运抉择，尚未可知。

近日，来自美国梅奥医学中心的Sungjune Kim团队在Nature Immunology上在线发表题为SIRT2-mediated deacetylation of LCK governs the magnitude of T cell receptor signaling的文章，发现去乙酰化酶SIRT2通过去除T细胞关键激酶LCK第228位赖氨酸的乙酰化修饰，精细调控TCR信号强度。SIRT2缺失或抑制会增强LCK活性，放大TCR信号，在胸腺中拓宽T细胞受体库，并逆转肿瘤浸润T细胞的“耗竭”状态，恢复其抗肿瘤功能。该研究揭示了蛋白质乙酰化是设定T细胞活化阈值的新机制，为通过靶向SIRT2增强癌症免疫疗法提供了新策略。

细胞内Ca2+流动代表TCR信号传导过程中的关键事件，本文研究人员首先通过流式细胞术使用钙离子荧光染料Indo-1检测了野生型和Sirt2敲除小鼠原代T细胞在受到抗CD3抗体或抗原提呈细胞刺激后的钙离子动员，发现Sirt2敲除T细胞表现出显著增强且更敏感的钙离子内流响应。同时，在Sirt2缺陷的T细胞、Jurkat细胞以及IL-15诱导的记忆样T细胞中，激活形式的磷酸化LCK（pY394）及其下游分子ZAP70、PLCγ1的磷酸化水平均显著升高。通过在Sirt2敲除细胞中重新导入SIRT2蛋白，可逆转上述信号增强表型，证实了SIRT2对TCR近端信号的特异性负向调控作用。值得一提的是，代谢活动升高是上述表型的部分驱动因素，但绝非主要因素。这些结果表明，SIRT2的功能缺失会降低T细胞的活化阈值，在整个T细胞发育过程中放大TCR信号传导，并能够逆转无能T细胞中受抑制的信号响应。

随后，通过质谱分析与免疫共沉淀实验，研究人员证实SIRT2与TCR信号关键激酶LCK之间存在直接的物理相互作用。在Sirt2缺陷的T细胞和Jurkat细胞中，LCK的乙酰化水平显著升高，提示LCK是SIRT2的直接去乙酰化底物。深入的质谱扫描将这一修饰位点精确定位于LCK连接区一个进化上保守的赖氨酸残基K228。综合运用结构、生化和功能性实验，研究人员证明了K228的乙酰化会破坏LCK连接区与其自身SH3结构域之间的分子内相互作用，从而促使LCK从抑制性的“闭合”构象转变为活化的“开放”构象，K228的乙酰化是增强LCK激酶活性并驱动下游TCR信号级联放大的关键分子开关，而SIRT2通过使K228去乙酰化直接降低LCK活性（图1）。

图1 LCK构象控制的分子内相互作用模型

进一步地，研究人员发现，与野生型细胞相比，Sirt2敲除的T细胞在TCR刺激后表现出更强的NFAT与ERK信号激活以及早期应答基因Nr4a1更高的表达。此外，Sirt2缺陷的T细胞在活化后其表面归巢受体CD62L的脱落更为迅速，这导致其从血液循环向淋巴结和脾脏迁移的能力发生改变。这些结果表明，SIRT2的缺失不仅放大了TCR近端信号，还显著增强了下游信号传导与功能输出。更重要的是，小鼠体内实验发现，SIRT2的缺失并不破坏T细胞胸腺发育的基本格局，但赋予了T细胞在发育选择过程中的竞争性优势，并导致筛选出的T细胞受体库多样性增加，这与其降低TCR信号阈值、促进阳性选择的作用机制相一致。与此同时，体内过继转移实验发现，与野生型T细胞相比，Sirt2缺陷的T细胞在受体小鼠的脾脏和淋巴结中表现出更强的扩增能力、更高的活化标记（CD25、CD69）表达水平，并能产生更多的效应细胞因子（如IFN-γ、TNF）和细胞毒性分子（颗粒酶B）。Sirt2缺陷的T细胞中具有强大增殖与记忆潜力的中央记忆样T细胞（T_CM）亚群的比例也显著升高。此外，虽然SIRT2缺陷并不会引发自发性自身免疫，但Sirt2缺陷T细胞中增强的T细胞活化状态，会导致其对诱发性自身免疫产生更为强烈的反应。这些结果表明，SIRT2的缺失能显著增强T细胞在体内对抗原刺激的功能性应答。

最后，研究人员探究了靶向SIRT2在肿瘤免疫治疗中的潜在价值。研究发现，从小鼠黑色素瘤中分离出的Sirt2缺陷型肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）相比野生型TIL，其LCK和ZAP70磷酸化水平、钙离子动员以及早期基因Nr4a1表达均显著增强，表明其TCR反应性得到恢复。使用选择性SIRT2抑制剂或CRISPR敲除技术处理来自健康供体或非小细胞肺癌及小细胞肺癌患者的TIL，同样能显著恢复其近端TCR信号传导和钙离子响应。在体内肿瘤模型中，Sirt2敲除小鼠在接种黑色素瘤或肺癌细胞后，肿瘤生长被显著延缓。更重要的是，在患者来源的异种移植模型中，过继转移经CRISPR敲除SIRT2的自体人源TIL，相比转移对照TIL，能更有效地抑制肿瘤生长；并且从肿瘤中回收的这些SIRT2缺陷型TIL显示出更强的LCK磷酸化和细胞因子产生能力。这些发现综合表明，通过药物抑制或基因敲除手段阻断SIRT2的功能，可以逆转肿瘤微环境中T细胞的“耗竭”或低反应状态，恢复其TCR信号传导和效应功能，从而显著增强抗肿瘤免疫应答并延缓肿瘤生长。

综上所述，本研究系统揭示了SIRT2通过去乙酰化修饰LCK激酶K228位点，从而精细设定TCR信号阈值的关键机制。这一发现不仅阐明了蛋白质乙酰化在T细胞活化调控中的新功能，更将基础机制与疾病治疗紧密相连：在胸腺中，它影响T细胞发育与受体库多样性；在肿瘤微环境中，抑制SIRT2能有效逆转T细胞耗竭，恢复其抗肿瘤战斗力。该工作为理解免疫稳态提供了新视角，并为通过靶向SIRT2来增强癌症免疫治疗效力，开辟了一条极具潜力的新途径。

https://doi.org/10.1038/s41590-025-02377-3

制版人： 十一

参考文献

1. Shah, K., Al-Haidari, A., Sun, J. & Kazi, J. U. T cell receptor (TCR) signaling in health and disease.Signal Transduct. Target Ther.6, 412 (2021).

2. Nika, K. et al. Constitutively active Lck kinase in T cells drives antigen receptor signal transduction.Immunity32, 766–777 (2010).

3. Hamaidi, I. et al. Sirt2 inhibition enhances metabolic fitness and effector functions of tumor-reactive T cells.Cell Metab.32, 420–436 e412 (2020).

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

近期直播推荐

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！