Nature头条！亲了就想跑？科学家发明新方法专门监控细胞分子的流氓行为

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Nature头条！亲了就想跑？科学家发明新方法专门监控细胞分子的流氓行为

Original 2018-01-20 转化医学平台 转化医学平台

引言

最新一期权威期刊《Nature 》发表一篇重磅研究文章，来自洛克菲勒大学的一支研究团队发明一种新方法LIPSTIC，能够检测细胞与细胞之间短暂的相互反应。

电影里面常常播放的画面就是：一个流氓样的人，在街上东串西串，突然在一个人迹罕至的小街上看到一个美女，结果这个流氓就猥琐地偷偷凑上前去，赶紧“亲一口”这个美女，接着撒腿就跑！

在身体中，这种“亲一下，撒腿就跑”（kiss and run）的行为也相当普遍，分子和分子之间以及细胞与细胞之间的这种短暂的相互作用（Transient contacts）是非常重要的一类反应。

▲美国洛克菲勒大学Gabriel D. Victora团队发表大文章

最新一期著名期刊《Nature》杂志发表一篇重磅文章，来自美国洛克菲勒大学的一个研究团队发明了一种有效的标记细胞和细胞短暂接触的的方法，尤其是对DC细胞和T下拨之间短暂的接触反应进行了有效地标记。

▶一吻即逝◀

当然，“Kiss and Run”，可以翻译得有逼格一点，译成“一吻即逝”！不过，逼格再高，也逃不过“想占便宜”的小心思，人设瞬间崩塌啊！小编也可能是周星驰的电影看多了，脑海里面就只浮现出一个“亲了就跑”，这么一个通俗的词语来，星爷一看见美女就耍流氓的电影形象还是让人印象深刻的。

话说这个“Kiss and Run”最初是用于描述一种突触囊泡的内吞的分子机制【1】。突触囊泡的回收分子机制大概有四种：网格蛋白介导的经典途径、Kiss and Run、Bulkendoeytosis 以及超速内吞机制。

Kiss and Run机制首先是在1994年研究蛙神经肌肉节发现，神经递质释放后，囊泡膜未完全塌陷，仅形成纳米级瞬时的融合孔道释放神经递质，随后孔道关闭，突触囊泡在活动区回收利用，直接填充神经递质进人下一个突触囊泡循环，整个过程大约只需要1秒钟，是突触囊泡回收的补偿途径。

事实上，只要是分子和分子之间，或者分子与细胞之间或者细胞与细胞之间短暂地接触（Transient contacts ），发生反应之后，又立马分开，都可以用“Kiss and Run”来形容。

比如在免疫细胞的接触中，树突状细胞（DC）和T细胞之间的亲密短暂地接触，然后又迅速分开的过程，可以用Kiss and Run来形容。

但是，这种“Kiss and Run”的细胞过程如何观察得到呢？由于这个过程持续的时间比较短，甚至是零点几秒钟到几十分钟不等，观察这种行为相当困难。

比如，举个人的例子，坏蛋在人迹罕至的街上非礼了一位美女，由于街上没有装摄像头，事后警察抓到他，他要是一口咬定没有非礼那位女士，那么，警察也没有办法了，因为没有摄像头监控到这个过程，没有证据抓他。

这可以类比到DC细胞和T细胞，你在显微镜下观察到它们就像一个个小乒乓球似的，相互独立分开，怎么知道它们之间都没有曾经发生反应呢？除非一直使用显微镜持续不断地观察记录所有过程。但是，显然这是很难办到的。为何？你要用显微镜持续监控一个或者几个细胞可能还是办得到的，但是要监控所有细胞则不可能，另外，有些“Kiss and Run”持续时间相当短暂，比如零点几秒钟，显微镜也很难观察。

▶监控流氓细胞◀

亲一口就想逃跑？

门儿都没有！

研究者们在这篇《Nature》重磅文章中就发明了一种方法专门用来对付这种细胞坏蛋。

研究者们把这种方法叫做LIPSTIC，是英文名：Labelling Immune Partnerships by SorTagging Intercellular Contacts的缩写。

这项技术利用了两个关键：

SrtA酶

细胞表面的受体和配体

这项技术第一个关键是利用了一个细菌的重要的酶-转肽酶sortase A（SrtA）。Srt A酶由206个氨基酸组成，它的N 端部分是一个跨膜区，C端部分则是一个催化区域。Srt A酶是一种膜结合巯基转肽酶，能识别表面蛋白C端所含的保守氨基酸基序LPXTG（X是指任意的氨基酸）并裂解苏氨酸(T)和甘氨酸(G)间的肽键，产生一个苏氨酸的羰基末端，与细胞壁的五个甘氨酸（G）交联桥的氨基形成酰氨键，从而使表面蛋白被锚定到细胞壁的肽聚糖上（SrtA催化原理图见下图）。

▲转肽酶SrtA催化荧光或生物素标记的LPETG结合到5个G（甘氨酸Glycerine，图中显示3个G）的细胞膜表面，从而将荧光或生物素标记到细胞膜上（图片来自Nature）

转肽酶SrtA的催化原理图明白之后，下面的标记细胞的方法就迎刃而解了。

研究者们怎么做的呢？

第二个关键就来了，研究者们有效地利用了不同细胞表面的受体和配体分子的结合，具体怎么说？

▲LIPSTIC技术的原理图（图片来自Nature）

比如，要监控T细胞和抗原呈递细胞APC（研究中使用的树突状细胞DC细胞），其原理如下：

首先，研究者们将将StrA酶与T细胞表面的CD40受体（CD40L）融合表达，并且将APC细胞表面的CD40分子与5个甘氨酸（G5）融合表达（上图a小图）；

其次，由于CD40与CD40L是一对配体和受体，因此，T细胞表面的受体CD40L就会与APC细胞表面的CD40结合（b小图）；

第三，一旦CD40和CD40L接触之后，由于拉近了空间距离，此时分别融合在CD40L上面的SrtA酶就会催化，荧光分子或者生物素标记的LEPTG序列与融合在CD40分子上面的5个甘氨酸（G5）的反应，从而将荧光分子或者生物素标记到APC细胞膜上（c小图）；

最后，即便T细胞和APC细胞“Kiss and Run”，APC细胞也已经被标记上荧光分子或者生物素了（d小图），此时，研究者只需要采用流式细胞仪检测或者荧光显微镜观察有没有相应的荧光信号，就知道到底发生“Kiss and Run”没有了。

经过上面这些步骤，流氓细胞APC只要一“亲”T细胞，它就立马被打上了标记！科学家们也不需要实时监控一些细胞的这种流氓行为了，只要最终通过流式细胞仪或者荧光显微镜观察这些细胞有没有被标记上荧光，就能够最终判断细胞有没有“耍流氓”了。

这就像实验大楼里面装好了监控摄像头，保安大叔就再也不用时时刻刻在大楼里面一层楼一层楼地巡逻了，万一撞见小年轻在某个角落“Kiss and Run”，这场面那是相当尴尬的，不如回去在小暗室看看摄像头！