이번 연구에서 연구팀은 선별한 7-알파-하이드록시콜레스테롤(7a-HC)이 T세포 수용체(TCR) 신호 전달 경로에 상당한 억제 효과가 있음을 발견했습니다.

최근 중국과학원 분자세포과학우수센터 연구원 Xu Chenqi, 상하이 과학기술대학 왕하오펑 부교수, 중국과학원 생물물리연구소 루지중 연구원이 논문을 발표했습니다.

이 연구에서는 T 세포 기능에 대한 천연 스테롤의 조절 효과를 조사하고 7-알파-하이드록시콜레스테롤 ( 7a-HC)이 TCR 신호 전달의 강력한 억제제임을 발견했으며, 나아가 7a-HC를 사용한 단기 치료가 TCR-콜레스테롤을 감소시킬 수 있음을 입증했습니다. T 세포 기본 신호 전달은 기억 세포의 수와 비율을 증가시켜 장기적인 항종양 면역을 강화시킵니다.

TCR은 항원 인식 서브유닛 TCRαβ와 신호 전달 서브유닛 CD3εδ, εγ 및 ζζ로 구성된 옥타머입니다. 외부적으로 TCRαβ에 의한 펩타이드-MHC 복합체의 정확한 인식은 친화도, 체류 시간, 포획 결합 및 도킹 토폴로지에 의해 신호 강도가 조절되는 특정 반응을 합니다. 내부적으로 CD3 사슬에 포함된 10개의 ITAM은 질적 및 양적 역할을 모두 수행하며 일부 ITAM은 자극 효과를 발휘하고 다른 ITAM은 억제 기능을 나타냅니다. CD3 체인에서 CD3ε은 ITAM 및 기타 기능 영역을 포함하는 핵심 구성 요소입니다.

특히, CD3ε은 기본 아미노산이 풍부한 서열(BRS), 프롤린이 풍부한 서열 및 RK 도메인을 통해 Lck와 선택적으로 상호작용합니다. 휴면 상태에서는 BRS가 산성 인지질과 동적으로 상호작용하여 막에서 CD3ε 세포질 도메인(CD3εCD)을 밀봉하기 때문에 대부분의 CD3ε 영역은 Lck에 접근할 수 없습니다. 항원 자극 시 CD3εCD는 막에서 분리되어 Lck와 상호작용하여 액체-액체 상 분리를 통해 신호 복합체를 형성함으로써 CD3ε 및 기타 CD3 사슬의 Lck 매개 인산화를 증폭시킵니다. 인산화된 CD3ε ITAM은 차례로 억제성 키나제인 Csk를 모집하여 Lck 활성을 억제하고 동시에 TCR/Lck 복합체를 용해시킵니다. 따라서 TCR 신호 전달 경로는 유해한 과잉 활성화를 방지하기 위해 규제됩니다.

콜레스테롤은 포유동물 세포막의 주요 유형이며 T 세포 면역 조절에 다양한 기능적 역할을 합니다. 막 구성 요소로서 콜레스테롤은 T 세포 증식에 ​​필요합니다. 콜레스테롤 수치가 증가하면 T 세포 효과기 기능이 촉진되는 반면, 콜레스테롤 결핍은 T 세포 고갈/ 기능 장애 로 이어질 수 있습니다 . 콜레스테롤 과부하는 또한 T 세포 고갈로 이어질 수 있습니다. 세포막에서 콜레스테롤은 TCR 클러스터링을 중재하여 항원 유도 신호 전달을 촉진할 수 있습니다. 반면에 콜레스테롤은 TCR-CD3 복합체 구조에 통합되어 항원이 없을 때 TCR을 비활성 구조로 유지할 수 있습니다.

특히, 황산화 콜레스테롤은 TCR 클러스터링 및 신호 전달을 억제하여 콜레스테롤의 반대 조절자 역할을 합니다. 포유류 세포에는 콜레스테롤과 유사한 화학 구조를 가진 많은 종류의 다른 스테롤이 있습니다. 콜레스테롤 생합성 경로를 따라 라노스테롤에서 시작하는 콜레스테롤 전구체는 사환식 구조를 가지므로 콜레스테롤과 약간 다릅니다.

데스모스테롤, 7-데히드로콜레스테롤, 자이모소스테롤을 포함한 원위 콜레스테롤 전구체는 천연 RORγt 작용제 역할을 하며 Th17 분화를 촉진합니다. 콜레스테롤 전구체 외에도 하이드록시콜레스테롤은 콜레스테롤보다 1~2개 더 많은 하이드록실 그룹을 가지고 있습니다. 이들은 두 번째 루프의 C7 위치 또는 측쇄의 C20, C24, C25 및 C27 위치에서 산화에 의해 생성됩니다. 하이드록시콜레스테롤은 간 X 수용체(LXR)를 활성화하고 콜레스테롤 배설을 증가시키는 동시에 스테롤 조절 요소 결합 단백질 2(SREBP2)를 억제하여 콜레스테롤 생합성 및 흡수를 감소시켜 콜레스테롤 결핍을 유발합니다. 하이드록시콜레스테롤은 T 세포 세포독성을 억제할 수 있으며 다른 면역 조절 메커니즘을 가지고 있습니다. 세포 기능이 널리 보고되었지만 TCR 신호 전달에 대한 콜레스테롤 전구체와 하이드록시콜레스테롤의 효과는 불분명합니다.

이번 연구에서 연구팀은 천연 스테롤 배치를 선별한 결과 7-알파-하이드록시콜레스테롤(7a-HC)이 T세포 수용체(TCR) 신호 전달 경로에 상당한 억제 효과가 있음을 발견했습니다. 연구팀은 이후 생화학적 실험과 분자동역학 시뮬레이션을 통해 작용 메커니즘을 밝혀냈습니다. 기계적으로 7a-HC는 막의 물리화학적 특성을 변화시켜 CD3ε 세포질 도메인(TCR-CD3 복합체의 주요 신호 전달 구성 요소)과 막의 결합을 촉진합니다. 향상된 CD3ε 막 결합은 CD3ε와 주요 키나아제 Lck 사이의 응집을 차단하여 Lck 매개 TCR 인산화를 억제합니다.

연구팀은 7a-HC의 면역조절 기능을 이용해 인간 TCR-T 세포의 신호 강도를 조절했습니다.

그 결과 TCR-T 세포에 7a-HC를 단기적으로 처리하면 신호 강도가 감소해 신호 강도가 감소할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 기억세포의 수와 비율을 높이고, 장기적인 항 종양 면역력을 강화합니다. 이러한 결과는 TCR-T 세포 치료의 장기적인 효과를 향상시키기 위해 활용될 수 있는 TCR 신호 전달의 화학적 조절 메커니즘을 보여줍니다.