Science：自调节剪接的TRA2β 调控T细胞如何响应抗原受体刺激

美国康涅狄格大学的研究人员发现在CD8 T细胞中的RNA结合蛋白TRA2β基因包含毒性外显子(PE)元件以维持低水平表达，在T细胞受体信号刺激下“毒性外显子跳过缺失（PE skipping）”上调蛋白丰度，与编码TCR信号蛋白的mRNA结合并参与剪接事件，增强T细胞效应功能。增强PE skipping会促进初始T细胞活化形成效应细胞和提高免疫应答。PE的重新包含(Reinclusion)与免疫应答的终止相关。

　　

RNA结合蛋白(RBP)能够微调基因表达。一些RNA结合蛋白基因转录本中包含超保守的毒性外显子(PE)元件，mRNA“跳过”这些毒性外显子元件，可上调自身的蛋白质丰度。康涅狄格大学的研究人员发现在CD8⁺ T细胞中的RNA结合蛋白——TRA2β在转录中，T细胞受体(TCR)的高亲和力配体会刺激“PE跳过缺失（PE skipping）”从而上调蛋白丰度；升高的TRA2β蛋白与编码TCR信号蛋白的mRNA结合，并参与剪接事件，增强T细胞效应功能。在TRA2β中增强“PE跳过缺失”会促进初始T细胞的初始活化形成效应细胞，增强对低亲和力抗原的应答。PE的重新包含（Reinclusion）与免疫应答的终止相关。文章发表在新一期的《Science》

介绍

T细胞介导的免疫应答依靠特异性T细胞受体(TCRs)对抗原衍生肽的识别来启动大量效应细胞的形成，从而促进病原体感染细胞或肿瘤细胞的清除。调控TCR敏感性的机制仍然是一个悬而未决的问题。有研究指出RNA结合蛋白(RBP)可作为T细胞功能调节剂，通过转录后调节参与调控TCR敏感性。许多RNA结合蛋白(RBP)基因中包含超保守毒性外显子(PE)元件，RNA结合蛋白借助这些PE元件来实现其自动调节机制——对毒性外显子(PE)的选择性剪接可引入终止密码子并诱导翻译过早终止，而跳过PE则可增加蛋白质丰度。由于PE剪接能调控RNA结合蛋白(RBP)的表达，因此PE内含（PE inclusion）的调控可能是确定T细胞中TCR敏感性的关键步骤。

基本原理

作者在小鼠和人类中筛选了可能对T细胞功能至关重要的RNA结合蛋白(RBP)，并鉴定TRA2β 可作为T细胞扩增的关键调节因子。TRA2β的mRNA中包含一个单一的、非编码的、超保守的PE元件，作者研究了该元件是否在抗原驱动T细胞介导的免疫反应中参与“调节T细胞受体(TCR)敏感性”。

研究结果

研究筛选发现了多个富含丝氨酸精氨酸(SR)蛋白家族RNA结合蛋白(RBPs)中含有T细胞克隆扩增所需的自调性超保守PE元件，包括TRA2β。TCR与抗原结合信号会触发与增强跳过TRA2β-PE相关的反应，而mTOR抑制剂可阻断这种反应。直接用反义寡核苷酸可阻止跳过TRA2β-PE（skipping），同时会降低TRA2β蛋白的表达，阻断人T细胞的激活。删除或敲除Tra2β导致参与TCR信号传导的关键mRNA剪接改变。在初始CD8⁺细胞和效应CD8⁺T细胞中TRA2β直接结合不同的TCR信号mRNA，包括一系列不同剪接转录物的子集以及没有差异剪接的TCR信号基因。

在小鼠模型中抗原清除后，Tra2β-PE被重新纳入记忆T细胞中，强制删除Tra2β-PE的T细胞相对降低。在感染流感表达抗原至少27天的小鼠中，延长TCR信号在没有Tra2β-PE组中相比对照组增加了T细胞数量。此外，强制跳过Tra2β-PE能够显著提高对低亲和力抗原反应的早期CD8⁺T效应细胞扩增，而对高亲和力抗原肽反应的CD8⁺T细胞的影响很小。最后，基因组保守数据表明TRA2β-PE最早出现在有颌脊椎动物的适应性免疫系统中——这个系统中也有增加TCR多样性的重要基因并能够进行TCR基因重排。

结论

TRA2β蛋白在初始T细胞中通过PE元件维持在低水平表达。经T细胞受体(TCR)信号诱导后发生TRA2β-PE跳跃缺失，表达TRA2β蛋白增加，使其能够调节TCR信号基因的选择性剪接并促进效应T细胞分化。一旦抗原被清除，TCR信号丢失，TRA2β-PE被重新包含在TRA2β转录本，有助于长寿记忆细胞的存活。剪接介导的超保守TRA2β-PE的包含和缺失（ inclusion and exclusion）影响CD8⁺T细胞克隆扩增、细胞因子产生和存活。基于这一发现，可以通过编程RNA结合蛋白介导的mRNA选择性剪接来优化T细胞的应答，将TRA2β-PE剪接作为TCR敏感性的调控器来改造T细胞命运，这将为免疫治疗和mRNA治疗开辟新的途径。

这项工作确定了TCR敏感性的转录后调控机制——在小鼠和人类中，通过RNA结合蛋白： TRA2β中的"进化超保守毒性外显子(PE)"引导TCR信号转录物的选择性剪接。在癌症和感染期间可观察到TRA2β的PE剪接，是T细胞受体诱导的效应T细胞扩增和功能所必需的。Tra2β-PE跳过缺失(skipping)可增加TCR敏感性进而增强T细胞对抗原的反应。随着抗原水平的降低，Tra2β-PE再包含有利于T细胞存活。