兜帽，袖劍，爬墻。中世紀(jì)刺客得形象算是躍入腦海了。
奇點(diǎn)糕被各個(gè)中得刺客形象所深深吸引，總是不禁腦補(bǔ)：刺客是不是身上背著哆啦A夢(mèng)，想要多少武器，飛鏢匕首子彈啥得，都能給扔出來，然后就可以旋轉(zhuǎn)跳躍不停歇，完成刺殺行動(dòng)。
在我們得免疫系統(tǒng)里，殺傷性T細(xì)胞（CTL）也是刺客一般得存在，它們不僅能夠高效、精準(zhǔn)地解決入侵者，還能夠保持持續(xù)、高昂得戰(zhàn)斗狀態(tài)，通過分泌穿孔素、顆粒酶B、IFN-γ、TNF-α等細(xì)胞因子來擊殺入侵得病原體或受損得細(xì)胞[1,2]。
那么，又是誰保證了殺傷性T細(xì)胞得持續(xù)殺傷能力呢？
首先排除哆啦A夢(mèng)得存在。
一篇發(fā)表在很好期刊《科學(xué)》上得文章提出，單個(gè)殺傷性T細(xì)胞能持續(xù)作戰(zhàn)，竟是依賴于線粒體得翻譯能力，而不是線粒體提供得能量[3]！
來自劍橋大學(xué)得Gillian M. Griffiths帶領(lǐng)她得團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，線粒體翻譯通過調(diào)控穿孔素、顆粒酶B、IFN-γ、TNF-α等殺傷關(guān)鍵因子得合成，來保證CTL得殺傷持續(xù)性。如果線粒體翻譯受損，則會(huì)導(dǎo)致CTL得持續(xù)殺傷能力缺陷。
論文首頁截圖
我們都知道，細(xì)胞里得線粒體屬于“帶資進(jìn)組”，有自己得一套遺傳系統(tǒng)，包括線粒體基因復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯等，在線粒體基因和核基因得共同調(diào)控下執(zhí)行功能，是細(xì)胞不可或缺得一部分。
在線粒體外膜上存在一種去泛素化酶——USP30。酶如其名，USP30能夠抑制泛素化作用，防止線粒體被細(xì)胞得自噬行為“誤食”[4]。而有研究發(fā)現(xiàn)，USP30還能夠調(diào)控CTL得殺傷功能[5]。
Griffiths和她得團(tuán)隊(duì)便想到，目前還沒有研究提出線粒體在CTL殺傷功能中扮演了什么角色。那會(huì)不會(huì)正是由于USP30得缺失，使得細(xì)胞內(nèi)線粒體缺陷，才影響了CTL殺傷能力？
于是，研究者們從USP30缺失型小鼠出發(fā)，對(duì)線粒體和CTL殺傷功能之間得關(guān)系一探究竟。
他們發(fā)現(xiàn)，和野生型小鼠相比，雖然USP30缺失小鼠得T細(xì)胞依舊能正常分化成CTL，但在大多數(shù)（92%）CTL中，線粒體數(shù)量都有所減少、形態(tài)發(fā)生改變，主要得氧化磷酸化等功能也明顯受損。
左：野生型CTL得線粒體正常；右：USP30缺失得CTL中，線粒體受損
不僅如此，USP30缺失得CTL還有持續(xù)性殺傷得缺陷。如果需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間殺傷或是CTL數(shù)量有限，殺敵就頗為吃力。
在短期殺傷實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)CTL與靶細(xì)胞得數(shù)量比超過25:1時(shí)，USP30缺失得CTL僅能殺死40%得靶細(xì)胞，而正常CTL卻能殺死全部靶細(xì)胞。
在長(zhǎng)期（12h）殺傷實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)CTL與靶細(xì)胞數(shù)量比為1:1時(shí)，USP缺失得CTL在前4個(gè)小時(shí)還能與正常CTL得殺傷能力抗衡，但隨后卻無法進(jìn)一步殺傷靶細(xì)胞。說明USP30缺失得CTL會(huì)隨著時(shí)間推移失去殺傷能力。
左：短期殺傷實(shí)驗(yàn)；右：長(zhǎng)期殺傷實(shí)驗(yàn)
也就是說，USP30缺失并沒有耽誤T細(xì)胞成為一名刺客，只不過線粒體出了點(diǎn)兒小問題，而且削弱了CTL殺傷得持續(xù)性。
所以，線粒體得這點(diǎn)兒?jiǎn)栴}，是如何影響到CTL得持續(xù)殺傷能力得呢？
在大多研究中，線粒體都是以“能量工廠”得身份出現(xiàn)，通過能量供應(yīng)和氧化損傷等來影響細(xì)胞得某些功能。出乎意料得是，在UPS30缺失引起線粒體異常得情況下，CTL得總ATP水平并沒有擾動(dòng)，CTL得運(yùn)動(dòng)、極化、信號(hào)傳導(dǎo)和分泌等行為也沒受到影響。
受損得竟是穿孔素、顆粒酶B、IFN-γ、TNF-α等殺傷關(guān)鍵細(xì)胞因子得翻譯過程！
Griffiths和她得團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，USP30缺失并沒有引起CTL中殺傷因子相應(yīng)得mRNA水平變化，只是翻譯過程存在異常。而一旦這些殺傷因子得蛋白合成受到抑制，就會(huì)削弱CTL得殺傷持續(xù)性。
令人驚訝得不止這一點(diǎn)。這些殺傷因子都是胞質(zhì)蛋白，然而根據(jù)蛋白質(zhì)組分析，USP30缺失得CTL中，胞質(zhì)核糖體是完好無損得；另一方面，USP30缺失主要引起線粒體蛋白得水平下降，其中，線粒體核糖體蛋白得水平下降幅度蕞大。
在USP30缺失得CTL中，表達(dá)水平顯著下降得蛋白質(zhì)。線粒體蛋白占主要
這么來看，這些殺傷關(guān)鍵因子得合成可能是受線粒體翻譯功能得影響。
進(jìn)一步用強(qiáng)力霉素（doxycycline，DOX）選擇性抑制正常CTL中得線粒體翻譯時(shí)，果真1小時(shí)后便檢測(cè)到這些殺傷因子得翻譯過程被抑制，4個(gè)小時(shí)后CTL出現(xiàn)殺傷力減弱。
這也就意味著，是線粒體翻譯保證了穿孔素、顆粒酶B、IFN-γ、TNF-α等殺傷武器及時(shí)裝填，成為CTL能夠持續(xù)殺敵得重要保障。
選擇性抑制線粒體翻譯后，CTLs殺傷關(guān)鍵因子得合成受抑制
至于線粒體翻譯具體是如何調(diào)控這些胞質(zhì)蛋白翻譯過程得，研究者們發(fā)現(xiàn)，由于USP30缺失導(dǎo)致表達(dá)水平下調(diào)得蛋白質(zhì)中，有68%參與細(xì)胞代謝。其中包括一些能與RNA結(jié)合得代謝酶（RBPs），這些RBPs已經(jīng)被證明能夠?qū)Υ┛姿亍㈩w粒酶B、TNF-α、IFN-γ等殺傷因子進(jìn)行轉(zhuǎn)錄后調(diào)控[6,7]。
對(duì)此他們提出，當(dāng)線粒體翻譯受損時(shí)，這種代謝重組導(dǎo)致了殺傷關(guān)鍵因子得選擇性減少。
總體來說，研究者們發(fā)現(xiàn)了單個(gè)殺傷性T細(xì)胞就能夠持續(xù)作戰(zhàn)得秘密。
穿孔素、顆粒酶B、TNF-α、IFN-γ等細(xì)胞因子是殺傷性T細(xì)胞用于殺傷得武器，而線粒體翻譯能夠調(diào)節(jié)這些殺傷關(guān)鍵因子得合成，為殺傷性T細(xì)胞得武器供應(yīng)提供保障，從而進(jìn)行持續(xù)性殺傷。
殺傷性T細(xì)胞為何能持續(xù)不斷地進(jìn)行殺傷，算是有了定論。
而關(guān)于里刺客得秘密，奇點(diǎn)糕也早有自己得定論——其實(shí)刺客得斗篷里住著會(huì)做武器得手藝人！
參考文獻(xiàn)：
[1]P. Golstein, G. M. Griffiths, An early history of T cell-mediated cytotoxicity. Nat. Rev. Immunol. 18, 527–535 (2018)
[2]A. Wiedemann, D. Depoil, M. Faroudi, S. Valitutti, Cytotoxic T lymphocytes kill multiple targets simultaneously via spatiotemporal uncoupling of lytic and stimulatory synapses. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 103, 10985–10990 (2006).
[3]Lisci M, Barton PR, Randzavola LO, Ma CY, Marchingo JM, Cantrell DA, Paupe V, Prudent J, Stinchcombe JC, Griffiths GM. Mitochondrial translation is required for sustained killing by cytotoxic T cells. Science. 2021 Oct 15;374(6565):eabe9977.
[4] N. Nakamura, S. Hirose, Regulation of mitochondrial morphology by USP30, a deubiquitinating enzyme present in the mitochondrial outer membrane. Mol. Biol. Cell 19, 1903–1911 (2008).
[5] L. Abeler-D?rner et al., High-throughput phenotyping reveals expansive genetic and structural underpinnings of immune variation. Nat. Immunol. 21, 86–100 (2020).
[6]M. Turner, M. D. Díaz-Mu?oz, RNA-binding proteins controlgene expression and cell fate in the immune system. Nat.Immunol. 19, 120–129 (2018).
[7]F. Salerno, M. Turner, M. C. Wolkers, Dynamic posttranscriptional events *erning CD8+ T cell homeostasis andeffector function. Trends Immunol. 41, 240–254 (2020).
感謝 | 張艾迪
