Identification of a role of CD82 in CD8+ T cell activation

Abstract

CD82는 세포 표면에서 여러 수용체들 및 인테그린과 같은 다양한 단백질과 상호작용하여 세포 간 상호작용, 세포 이동 그리고 신호전달을 조절한다. 세포막을 4번 통과하는Tetraspanin 단백질 중의 하나인 CD82는 원래 종양 전이 억제자로서 잘 알려져 있다. 하지만, 암세포와 더불어 면역 조직 및 세포에도 많이 발현하고 있는데, 암에서의 역할과는 달리 면역세포에서는 CD82의 역할 및 작용 기작이 상대적으로 잘 알려져 있지 않다. 인간의 T 세포주를 이용한 실험을 통해 CD82는 주로 T세포에서 신호전달을 강화시키는 역할을 한다는 것이 알려져 있었지만, 그 작용 기작은 아직 명확히 밝혀지지 않았다. 위와 같은 선행 연구를 바탕으로, 우선 생쥐를 이용하여 CD82의 생리학적인 역할을 확인하고자 하였다. 그 결과, 외부 항원에 노출되지 않더라도, CD82가 없는 생쥐의 경우, CD4+ 면역 T세포 및 CD8+ 기억 세포가 정상 생쥐에 비해 현저히 감소해 있다는 것을 발견하였다. 이러한 현상이 T 세포 특이적으로 일어나는 지 확인하기 위해 정상 생쥐와 CD82를 발현하지 않는 생쥐에서 각각 미성숙 CD8+ T 세포를 분리한 후, T세포 수용체 자극을 통해 이들을 활성화하였다. 그 결과, CD82는 CD8+ T 세포의 활성화, 분열 및 IL-2 사이토카인의 생산에 중요한 역할을 한다는 것을 확인할 수 있었다. T세포 내에서의 CD82가 하는 역할을 규명하기 위해 웨스턴 블롯 분석을 통해 T세포 수용체의 하위 신호 전달 물질의 인산화 정도를 조사한 결과, T 세포 수용체를 통한 신호 전달에 중요한 역할을 하는 Zap-70와 ERK의 인산화가 CD82가 없는 경우에 현저히 감소해 있음을 확인하였다. 결과적으로CD8+ T 세포에서 CD82의 부재는 T 세포의 활성화, 분열 및 사이토카인 생산을 저해한다는 것을 의미한다. CD8+ T 세포는 항암 면역반응에서 중요한 역할을 하는 세포이기 때문에, CD82의 부재에 따라 나타난 연구 결과가 항암 면역반응에도 영향을 미칠 수 있는 지 확인하기 위해 항암 모델을 수립하였다, 외부 항원인 OVA를 발현하는 흑색종을 정상 및 CD82 결핍 생쥐에 주입하여 암의 성장을 비교한 결과, CD82 결핍 생쥐에서 암이 더욱 빠르게 성장하는 것을 확인하였다. 이는 CD82가 항암 면역반응에서 암의 성장을 더디게 하는 역할을 하고 있음을 제시한다. 하지만, 항암 연구에서 사용한 생쥐가 CD82 결핍 생쥐이므로, CD82가 T 세포 특이적으로 항암 면역반응에 관여하는 기작을 확인하기 위해 추가적인 연구가 요구된다. 본 연구는 CD8+ T 세포에 존재하는 CD82가 T세포 수용체를 통한 신호를 강화시켜 이를 통한 T세포의 활성을 증가시키고, 더불어 암세포의 성장을 조절함으로써 항암 면역반응을 유도하는 데 중요한 기능을 가짐을 밝혔다. 이 결과는 CD8+ T세포에 발현하는 CD82의 활성을 특이적으로 조절하여 항암 면역반응을 조절할 수 있는 기술 전략 수립에 도움이 될 것이다.

Tetraspanin proteins have four transmembrane domains and interact with membrane receptors, integrins, cytosolic signaling molecules, and other tetraspanins to regulate cell-cell interaction, adhesion, migration and signaling in various cell types. CD82, a member of the tetraspanin family, has been studied mainly in tumor cells as a metastasis suppressor. Although CD82 is highly expressed in T cells and B cells, its role in the immune system is not fully understood. In this study, I examined the role of CD82 in CD8+ T cell activation using CD82-deficient mice. I found that even though the T cell development in the thymus was not significantly altered in CD82 knock-out (KO) mice, CD4+ effector and CD8+ central memory T cell populations were significantly reduced in secondary lymphoid organs of 22 weeks-old CD82 KO mice. In addition, I found that TCR stimulation-induced expression of activation markers and IL-2 as well as cell proliferation were lower in CD8+ T cells purified from CD82 KO mice compared to the ones from control mice, suggesting that CD82 regulates T cell activation in a T cell-intrinsic manner. I also found that the phosphorylation of TCR downstream molecules was reduced in CD82-deficient CD8+ T cells. Lastly, I observed that melanoma cells grafted into the skin grew much faster in CD82 KO mice than in wild type mice, most likely due to impaired anti-tumor CD8+ T cell responses in the absence of CD82. Collectively, these findings suggest that CD82 contributes to the T cell activation through regulation of the quality of TCR signaling events.