欧阳波组揭示二甲双胍调控PD-L1降解的新机制

责编 | 酶美

细胞程序化死亡配体1 (PD-L1) 是在肿瘤细胞表面上高表达的配体分子，与T细胞表面细胞程序化死亡受体-1 (PD-1) 特异性结合后，能使T细胞功能受到抑制，影响T细胞的活化、增殖，从而使T细胞失去原有的抗肿瘤杀伤作用。

以PD-1/PD-L1 通路为靶点的免疫检查点抑制剂近年来取得了巨大的成功。然而近期研究发现， PD-L1除了在肿瘤细胞的细胞膜上高表达，还大量存在于肿瘤细胞的循环内体、高尔基体和微囊泡上。肿瘤细胞还会释放富含PD-L1的外泌体，对细胞膜表面失活的PD-L1进行补充和更新，导致PD-L1的抗体药物无法有效地抑制不断更新的PD-L1从而失效。最新的研究发现PD-L1-CD存在各种翻译后修饰，并在调控PD-L1稳定性和表达水平方面起着非常重要的作用。以PD-L1-CD为靶点，可以从体内将PD-L1降解，彻底清除肿瘤细胞表面和内部的PD-L1，是更有效的阻断策略。因此，了解PD-L1的降解调控机制，将提供更多的特异性针对PD-L1的免疫疗法。

2021年8月24日，Nature Communications在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）欧阳波课题组的研究成果 PD-L1 degradation is regulated by electrostatic membrane association of its cytoplasmic domain 。该研究发现酸性磷脂对PD-L1胞质域（PD-L1-CD）的上膜起着重要调控作用，二甲双胍可以竞争性地使PD-L1-CD从膜上解离下来，并进一步影响到PD-L1的稳定性。该研究拓展了人们对二甲双胍抗肿瘤分子机制的理解。

本研究中，研究人员通过使用核磁共振和生化技术首先发现PD-L1-CD在酸性磷脂存在的情况下，N端会与膜贴合。其中近膜区的三个精氨酸，R260，R262和R265，通过静电作用与细胞膜上的酸性磷脂结合，对PD-L1-CD与膜的相互作用非常关键。当PD-L1-CD包埋于细胞膜中时，会阻断翻译后修饰和下游降解通路，使得细胞表面的PD-L1更稳定，增加PD-L1的表达。突变R260，R262和R265三个精氨酸，会影响PD-L1-CD和细胞膜的相互作用，从而增强PD-L1的泛素化，加速其降解。

研究人员通过核磁滴定和细胞实验进一步发现， II型糖尿病药物二甲双胍可以竞争性破坏PD-L1-CD 和酸性磷脂的静电作用，从而达到降低PD-L1表达的效果。该研究发现酸性磷脂不仅仅是细胞膜的组成成分，还参与了调控PD-L1稳定性和降解，并提出了一个新的二甲双胍调控细胞中PD-L1水平的机制，为以PD-L1为靶点的相关免疫疗法提供了新思路。

酸性磷脂调控PD-L1-CD与膜相互作用并影响PD-L1降解的示意图

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的温茂荣助理研究员和曹云雷硕士，张江实验室国家蛋白质科学研究（上海）设施的吴斌博士为本文的共同第一作者。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的欧阳波研究员和温茂荣助理研究员为本文的共同通讯作者。该研究还得到张江实验室国家蛋白质科学研究（上海）设施核磁系统薛红娟和显微镜成像系统于洋的大力协助。