编辑推荐：
为解决 TGM6 在寄生虫调控宿主免疫中的作用及机制问题，研究人员开展 TGM6 相关研究。结果发现它能精准抑制成纤维细胞和上皮细胞中 TGF-β 信号。该研究有助于理解寄生虫免疫调控，为癌症和纤维化疗法开发提供新思路，值得一读。
在生物的奇妙世界里，寄生虫与宿主之间的 “战争” 从未停止过。寄生虫为了能在宿主体内长久生存，进化出了各种神奇的本领。其中，通过分泌一些特殊的蛋白来调控宿主的免疫系统，就是它们的 “秘密武器” 之一。
TGF-β 信号通路在哺乳动物体内可是个 “大忙人”，它掌控着细胞分化、免疫调节以及细胞外基质蛋白表达等众多重要的生理过程。要是这个信号通路出了岔子，那麻烦可就大了，炎症性肠病、癌症、组织纤维化等多种疾病都可能找上门来。
而有一种叫多形螺旋线虫（Heligmosomoides polygyrus）的小鼠肠道寄生虫，它也盯上了 TGF-β 信号通路。这种寄生虫能分泌一种名为 TGF-β 模拟蛋白（TGM）的物质，它可以和宿主的受体结合，激活 TGF-β 信号通路，进而刺激调节性 T 细胞（Tregs）的产生。调节性 T 细胞增多后，会促进外周免疫耐受，帮助寄生虫在宿主体内 “安居乐业”。
在 TGM 家族里，之前研究得比较多的是 TGM1，它就像个 “双面间谍”，能和 TGF-β 受体结合，激活信号通路。但 TGM 家族成员众多，还有很多秘密等待被揭开，比如 TGM6，它和 TGM1 结构有些相似，却有着不同的 “性格”，之前研究发现它缺乏 D1 和 D2 结构域，而且在信号传导方面也和其他成员不一样，可具体情况并不清楚。所以，研究人员就想深入了解 TGM6 的奥秘，弄清楚它在寄生虫与宿主这场 “战争” 中到底扮演着什么角色，以及它的作用机制是怎样的。
为了揭开这些谜团，研究人员在《Nature Communications》期刊上发表了名为 “A helminth TGF-β mimic antagonist reveals co - receptor - dependent targeting of TGF-β signalling” 的论文。他们发现，TGM6 就像是寄生虫分泌的一把 “精准手术刀”，它能精准地抑制成纤维细胞和上皮细胞中的 TGF-β 信号通路，却不会干扰 T 细胞中的相关信号传导。这一发现不仅让我们对寄生虫调控宿主免疫的机制有了更深入的认识，还为开发治疗癌症和纤维化疾病的新疗法提供了重要的思路，就像找到了一把可能打开新疗法大门的 “钥匙”。
研究人员在这项研究中，使用了多种技术方法。比如，他们运用等温滴定量热法（ITC）来测量蛋白质之间的结合亲和力，这就像是给蛋白质之间的 “吸引力” 做了个精确的 “测量仪”；利用核磁共振（NMR）技术来观察蛋白质的结构和相互作用，如同给蛋白质拍了一张张 “高清照片”，让我们能看到它们的 “模样” 和相互关系；通过 X 射线晶体学技术解析蛋白质复合物的晶体结构，从而清晰地了解蛋白质之间的结合方式，好似给蛋白质的结合模式做了一个 “3D 建模”。
下面来看看研究人员通过这些技术都发现了什么。
TGM6 缺乏信号传导活性，但能选择性地特异性结合 TGFBR2
研究人员先用之前的研究方法，发现 TGM6 在 MFB-F11 报告细胞系里没有可检测到的信号传导活性。为了进一步确认，他们又用了 NIH-3T3 成纤维细胞（另一种报告细胞系）进行实验，结果发现 TGM6 还是无法激活这个细胞系的报告基因，而 TGF-β1 和 TGM1 却能轻松做到。这就奇怪了，TGM6 是不是有别的 “本事” 呢？
研究人员接着关注到 TGM1-D3 的结构，之前研究发现它和 TGFBR2 结合的关键残基在 TGM6-D3 中大部分是保守的，于是猜测 TGM6 可能也能结合 TGFBR2。通过 ITC 实验，他们发现 TGFBR2 和哺乳动物产生的 TGM6 结合时，会产生强烈的放热反应，而且 TGM6-D3 也能和 TGFBR2 特异性高亲和力结合，这表明 TGM6-D3 具备结合 TGFBR2 的全部能力，并且它对 TGFBR2 的亲和力比 TGM1 还高 4 - 5 倍呢。
那 TGM6 会不会和其他受体结合呢？研究人员又进行了一系列 NMR 实验，发现 TGM6-D45 不会直接结合 TGFBR1，而且 TGM6:TGFBR2 复合物也不会结合 TGFBR1。同时，ITC 实验还表明 TGM6-D3 也不会和其他 TGF-β 家族的 I 型和 II 型受体结合，这说明 TGM6 是个 “专一” 的蛋白，只对 TGFBR2 有 “兴趣”。
TGM6-D3 与 TGF-β 竞争 TGFBR2 上的结合位点
TGM6-D3 能结合 TGFBR2，而且和 TGM1-D3 结合 TGFBR2 的关键残基有相似之处，所以研究人员推测它可能会和 TGF-β 竞争 TGFBR2 的结合位点。为了验证这个想法，他们进行了 ITC 竞争实验。在实验中，他们把 TGFBR2 滴定到一种经过改造的 TGF-β 单体（mmTGF-β2-7M2R）中，发现加入 TGM6-D3 后，结合等温线的曲率发生了变化，反应的总焓也降低了，这就像是两个 “选手” 在竞争同一个 “座位”，TGM6-D3 成功地把 TGF-β 挤开了一些，说明 TGM6-D3 和 TGF-β 确实在竞争 TGFBR2 上的同一个结合位点。而且，类似的实验也证明了 TGM6-D3 和 TGM1-D3 之间也会竞争结合 TGFBR2。
TGM6 拮抗成纤维细胞和上皮细胞中的 TGF-β 信号，但对 T 细胞没有作用
既然 TGM6 能结合 TGFBR2，却不结合 TGFBR1 和其他相关受体，研究人员猜测它可能是 TGF-β 或 TGM1 的拮抗剂。他们用 NIH-3T3 成纤维细胞报告细胞系进行实验，发现随着 TGM6 浓度的增加，TGF-β1 或 TGM1 刺激产生的信号会逐渐减弱，在 MFB-F11 报告成纤维细胞中也得到了类似的结果，这表明 TGM6 在成纤维细胞中是个 “厉害的抑制者”。
但当研究人员测试 TGM6 对小鼠脾 T 细胞转化为 Foxp3? Tregs 的影响时，却发现即使 TGM6 的浓度高到几乎能完全抑制成纤维细胞中的信号传导，它对 T 细胞的转化也没有抑制作用。在另外两种细胞系 EL4（一种 T 细胞）和 NM18（一种乳腺上皮细胞）中，TGM6 能抑制 NM18 细胞中的信号传导，却对 EL4 细胞没有影响。
这是为什么呢？研究人员进一步研究发现，TGM6 抑制信号传导的能力依赖于 D45 结构域，而且 TGM6-D45 不能结合 TGM1 的共受体 CD44，这就很好地解释了为什么 TGM6 在 T 细胞中没有抑制作用，而在成纤维细胞和上皮细胞中有抑制作用，就好像 TGM6 有一把 “钥匙”，能打开成纤维细胞和上皮细胞的 “抑制开关”，却打不开 T 细胞的。
TGM6-D3 模拟 TGF-β 与 TGFBR2 的结合
为了弄清楚 TGM6-D3 结合和识别 TGFBR2 的分子机制，研究人员通过一系列操作，解析了 TGM6-D3:TGFBR2 复合物的晶体结构。他们发现这个复合物的结构和之前研究的 TGF-β 与 TGFBR2 的结合结构非常相似。TGM6-D3 和 TGFBR2 结合形成了一个大的界面，主要通过边缘 β 链（β4）相互作用，而且这个界面和 TGF-β1/-β3 与 TGFBR2 的界面很像，都是中间有个疏水区域，周围有氢键连接的离子对。就好像 TGM6-D3 “模仿” 了 TGF-β 的样子，成功地 “骗过” 了 TGFBR2，和它紧密结合在一起。
TGM6-D3 与 TGF-β1/-β3 结合 TGFBR2 的相互作用相似
虽然 TGM6-D3:TGFBR2 界面和 TGF-β1/-β3:TGFBR2 界面整体架构相似，但 TGM6-D3:TGFBR2 界面更大，氢键和离子相互作用也更多。为了探究这些相互作用的贡献，研究人员进行了定点突变实验，用 ITC 来检测结合情况。
他们发现，TGM6-D3 Arg??:TGFBR2 Asp??这个双氢键离子对以及附近的 TGFBR2 Glu??和 TGM6-D3 Arg3?离子对，对结合亲和力的影响很大，而且这两个离子对组合起来的能量贡献比 TGF-β1/-β3:TGFBR2 复合物中对应的单个相互作用还要大。在中央疏水相互作用方面，TGFBR2 Ile??和 TGM6-D3 的 Ile??、Tyr??、Tyr?3 的相互作用对结合也非常重要，和 TGF-β3:TGFBR2 复合物中的类似相互作用一样关键。另外，TGM6-D3 Arg?2:TGFBR2 Glu1?2 这个氢键离子对以及相邻的 TGM6-D3 Tyr??和 TGFBR2 Asp1?1 的氢键相互作用也对结合有贡献，它们和 TGF-β1/-β3:TGFBR2 复合物中对应的相互作用对结合能的贡献相当。这说明 TGM6-D3 和 TGF-β1/-β3 与 TGFBR2 结合的相互作用在很多方面都很相似。
TGM6 功能依赖于高亲和力的 TGFBR2 结合，而 TGM1 功能则不依赖
TGM1 信号传导依赖于 TGFBR1 和 TGFBR2，它对 TGFBR2 的结合亲和力中等。研究人员发现，改变 TGM1 中与 TGFBR2 结合的关键残基，虽然会降低结合亲和力，但对信号传导的影响不大，不过当缺少共受体结合结构域（D45）时，同样的改变几乎会完全消除信号传导活性。
而 TGM6 则不同，研究人员通过替换 TGM6-D3 和 TGM1-D3 中影响与 TGFBR2 结合亲和力的残基，发现 TGM6-D3 KSGT（替换后的蛋白）对 TGFBR2 的结合亲和力大幅下降，而且在抑制 TGF-β1 或 TGM1 诱导的信号传导方面几乎完全失效，而 TGM1-D3 QRRG（替换后的蛋白）对 TGFBR2 的结合亲和力增强，但对 TGM1 的信号传导增强作用却很有限。这表明 TGM6 的功能高度依赖于与 TGFBR2 的高亲和力结合，而 TGM1 则不是。
综合这些研究结果，TGM6 是一种结构和功能都很独特的蛋白。它的 D3 结构域能模仿 TGF-β 与 TGFBR2 结合，而且通过与 TGFBR2 形成更多的相互作用来弥补一些相互作用能量上的差异。TGM6 在寄生虫的生存策略中扮演着重要角色，它和激活信号的 TGM 蛋白一起表达，可能是寄生虫为了减少自身生命周期中对宿主造成的纤维化损伤而采取的一种策略。在寄生虫从肠道腔到黏膜下层再返回的过程中，TGM6 能抑制成纤维细胞中的 TGF-β 信号，减少胶原蛋白的沉积和纤维化。
从更广泛的角度来看，TGF-β 信号通路是开发癌症免疫疗法和治疗纤维化疾病的重要靶点，但目前还没有相关药物被批准用于人类。寄生虫通过共受体依赖的方式来靶向 TGF-β 信号通路，这为我们开发针对 TGF-β 相关疾病的有效疗法提供了一个很好的模板，就像给我们指引了一条新的道路，让我们在攻克这些疾病的道路上看到了新的希望。这项研究不仅加深了我们对寄生虫与宿主相互作用机制的理解，还为未来的医学研究和药物开发提供了宝贵的参考，有望为人类健康带来新的突破。
