IgM是人體五種免疫球蛋白之一，在體液免疫和黏膜免疫中發揮重要作用。IgM主要以五聚體形式存在。J鍊調控IgM五聚體的組裝，還能通過與黏膜轉運受體pIgR的相互作用，介導IgM的黏膜轉運。北京大學肖俊宇課題組一直聚焦IgM分子機制的相關研究，在先前的工作中闡明了IgM五聚體組裝和黏膜轉運的機制，特異性受體FcμR識别IgM的機制，以及惡性瘧原蟲蛋白結合IgM的機制。

血清IgM中除J鍊外還存在另一種稱為CD5L（CD5 antigen-like）的蛋白，也被稱為Spα或AIM。它是一種由巨噬細胞表達和分泌的蛋白，屬于清道夫受體半胱氨酸富集超家族（Scavenger Receptor Cysteine-Rich superfamily, SRCR）。CD5L/Spα/AIM被報道有多種功能，可作為模式識别受體識别病原體和内源性有害物質，能抑制胸腺細胞、T細胞等的細胞凋亡，還參與肥胖、動脈粥樣硬化等疾病的病理進程。因此，CD5L在維持免疫穩态和疾病發展中具有重要作用。IgM 五聚體被認為是 CD5L 的載體，保護其免于腎髒清除。然而，IgM與CD5L相互作用的分子基礎仍不清楚，CD5L對于IgM功能的影響也有待進一步研究。

2024年9月27日，北京大學肖俊宇研究組在Nature Communications期刊在線發表了題為“CD5L associates with IgM via the J chain”的研究成果，揭示了CD5L通過J鍊結合IgM的分子機制，同時探讨了CD5L對IgM功能的影響。

CD5L在哺乳動物中高度保守，包括三個SRCR結構域。SRCR結構域通常具有雙陽離子結合位點，在配體結合中具有關鍵作用。為了探索IgM與CD5L相互作用的具體機制，本研究首先重組表達了IgM五聚體核心區（Fcμ–J）和CD5L蛋白，然後通過表面等離子共振技術研究了二者的相互作用，發現CD5L 确實以Ca2+依賴的方式結合IgM。之前曾有研究顯示，貓源CD5L與IgM 之間具有顯著更強的親和力，而這種強結合被認為與貓更易患腎髒疾病相關。為了探究不同種屬IgM與CD5L的親和力是否有較大差異，本研究也研究了貓源和鼠源IgM與CD5L的相互作用。結果顯示，不同種屬CD5L均以Ca²⁺依賴的方式結合IgM，并且各種屬間CD5L與IgM的親和力總體較為相似，說明IgM–CD5L相互作用在哺乳動物中具有保守性。

随後，本研究利用冷凍電鏡解析了人源Fcμ–J和CD5L複合物的高分辨率結構。結構顯示, 五個Fcμ以非對稱形式組裝成帶有一個缺口的五聚體，J鍊和CD5L填補于缺口處，與先前的研究結果一緻。CD5L的SRCR3結構域與Fcμ–J 的中心結合，并與 J 鍊的多個區域相互作用。SRCR2 結構域向 Fcμ5B擺動，并将 J 鍊的β5–β6發夾結構壓向 Fcμ5B。值得注意的是，這段β5–β6發夾結構在以前所有不含 CD5L 的 IgM 結構中都處于無序狀态。CD5L-SRCR1 結構域和Fcμ-Cμ2結構域的密度較弱，因此無法清晰地觀察到。SRCR3結構域中含有一個完整的雙陽離子結合位點，電鏡密度圖和結構信息比對支持此處結合了兩個Ca²⁺，有助于穩定附近的負電荷表面區域。此外，CD5L與IgM之間還形成一個二硫鍵從而進一步穩定二者的相互作用。

為了進一步探究CD5L作為IgM的結合蛋白是否影響IgM的功能，本研究探究了CD5L對IgM受體pIgR和FcμR結合的影響，以及對IgM激活補體能力的影響。結果顯示，CD5L能顯著降低IgM與pIgR的結合，但不影響FcμR的結合或補體激活。通過影響IgM和pIgR的相互作用，CD5L可能會阻礙IgM 的黏膜轉運，從而幫助IgM留在血液中。這些結果與Oskam 等人近期的報道相吻合。

總之，本研究通過結構生物學、生物化學和細胞生物學手段闡明了CD5L結合IgM的分子機制，為更全面地了解IgM與CD5L的生物學功能奠定了基礎。

圖1. Fcμ–J與CD5L複合物的整體結構和雙陽離子結合位點的局部結構

蛋白質與植物基因研究國家重點實驗室、beat365官方网站、北大清華生命科學聯合中心、昌平實驗室肖俊宇教授為該論文的通訊作者。beat365官方网站博雅博士後王禹心和2020級博士生蘇晨為該論文的共同第一作者。北京大學博雅博士後紀成功為該論文提供了幫助。本研究得到了國家自然科學基金和beat365官方网站啟東産業創新基金的支持。北京大學冷凍電鏡平台和beat365儀器中心為本項目提供了重要幫助。

原文鍊接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52175-y

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