歐陽波研究揭示膽固醇調控PDL1穩定性和降解的分子機制

8月26日，國際學術期刊Science Advances在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）歐陽波研究組的研究成果“Regulation of PD-L1 through direct binding of cholesterol to CRAC motifs”。該研究發現膽固醇分子可以直接與PD-L1跨膜段的兩個CRAC基序結合，形成類似于“三明治”樣的結構，來調控細胞膜上PD-L1的穩定性和降解。

膽固醇是人體細胞膜的主要成分之一，可以調節細胞膜的流動性和通透性。膽固醇也是體內合成類固醇激素的重要原料。正常情況下細胞中的膽固醇水平在多個不同層次受到嚴格調控，以維持身體正常生理功能。而腫瘤細胞中膽固醇水平往往比較高，膽固醇代謝異常活躍，以滿足腫瘤細胞快速增殖、侵襲以及轉移的需求。

近年來許多研究表明，膽固醇可以通過直接與膜蛋白結合，參與調控許多膜蛋白的結構和功能，并鑒定出了多個膽固醇結合的基序。PD-L1是腫瘤細胞中高表達的配體分子，與T細胞中的PD-1抑制受體結合后，能夠抑制T細胞功能，達到腫瘤免疫逃逸。蛋白序列分析表明人源PD-L1的跨膜區域包含了兩個經典的CRAC膽固醇結合基序。那么，腫瘤細胞中高水平的膽固醇和高表達的PD-L1之間是否存在直接聯系呢，膽固醇是否對PD-L1起調控作用呢？

為驗證這一猜想，研究者們首先通過生化和細胞功能實驗證明了膽固醇可以穩定細胞膜上的PD-L1，降膽固醇藥物辛伐他汀和膽固醇清除劑甲基β環糊精的加入都會降低細胞膜上PD-L1的水平，增強PD-L1的降解。然后，他們解析了PD-L1跨膜和胞內段（PD-L1-TC）的結構，利用核磁滴定鑒定了PD-L1-TC與膽固醇結合的位點，發現膽固醇可以直接結合在PD-L1跨膜段的兩個CRAC基序上。分子動態模擬進一步確認了PD-L1-TC可以穩定地與兩分子膽固醇結合。功能實驗表明，去除膽固醇和突變膽固醇的結合位點都會導致PD-L1更容易降解，細胞中PD-L1的水平下降。該發現提出了一個新的調控PD-L1穩定性的分子機制，為以PD-L1為靶點的相關腫瘤免疫療法提供了新思路。

分子細胞卓越中心王倩博士生和曹云雷碩士（現上海交大博士研究生）為本文的共同第一作者。分子細胞卓越中心歐陽波研究員和溫茂榮副研究員以及天津醫科大學王樹青副教授為該論文的共同通訊作者。該研究得到了科技部資助項目、中國科學院和國家自然科學基金等經費資助。感謝張江實驗室國家蛋白質科學研究（上海）設施核磁系統吳斌和顯微鏡成像系統于洋的大力協助。