IgM是人体五种免疫球蛋白之一，在体液免疫和黏膜免疫中发挥重要作用。IgM主要以五聚体形式存在。J链调控IgM五聚体的组装，还能通过与黏膜转运受体pIgR的相互作用，介导IgM的黏膜转运。北京大学肖俊宇课题组一直聚焦IgM分子机制的相关研究，在先前的工作中阐明了IgM五聚体组装和黏膜转运的机制，特异性受体FcμR识别IgM的机制，以及恶性疟原虫蛋白结合IgM的机制。

血清IgM中除J链外还存在另一种称为CD5L（CD5 antigen-like）的蛋白，也被称为Spα或AIM。它是一种由巨噬细胞表达和分泌的蛋白，属于清道夫受体半胱氨酸富集超家族（Scavenger Receptor Cysteine-Rich superfamily, SRCR）。CD5L/Spα/AIM被报道有多种功能，可作为模式识别受体识别病原体和内源性有害物质，能抑制胸腺细胞、T细胞等的细胞凋亡，还参与肥胖、动脉粥样硬化等疾病的病理进程。因此，CD5L在维持免疫稳态和疾病发展中具有重要作用。IgM 五聚体被认为是 CD5L 的载体，保护其免于肾脏清除。然而，IgM与CD5L相互作用的分子基础仍不清楚，CD5L对于IgM功能的影响也有待进一步研究。

2024年9月27日，北京大学肖俊宇研究组在Nature Communications期刊在线发表了题为“CD5L associates with IgM via the J chain”的研究成果，揭示了CD5L通过J链结合IgM的分子机制，同时探讨了CD5L对IgM功能的影响。

CD5L在哺乳动物中高度保守，包括三个SRCR结构域。SRCR结构域通常具有双阳离子结合位点，在配体结合中具有关键作用。为了探索IgM与CD5L相互作用的具体机制，本研究首先重组表达了IgM五聚体核心区（Fcμ–J）和CD5L蛋白，然后通过表面等离子共振技术研究了二者的相互作用，发现CD5L 确实以Ca2+依赖的方式结合IgM。之前曾有研究显示，猫源CD5L与IgM 之间具有显著更强的亲和力，而这种强结合被认为与猫更易患肾脏疾病相关。为了探究不同种属IgM与CD5L的亲和力是否有较大差异，本研究也研究了猫源和鼠源IgM与CD5L的相互作用。结果显示，不同种属CD5L均以Ca²⁺依赖的方式结合IgM，并且各种属间CD5L与IgM的亲和力总体较为相似，说明IgM–CD5L相互作用在哺乳动物中具有保守性。

随后，本研究利用冷冻电镜解析了人源Fcμ–J和CD5L复合物的高分辨率结构。结构显示, 五个Fcμ以非对称形式组装成带有一个缺口的五聚体，J链和CD5L填补于缺口处，与先前的研究结果一致。CD5L的SRCR3结构域与Fcμ–J 的中心结合，并与 J 链的多个区域相互作用。SRCR2 结构域向 Fcμ5B摆动，并将 J 链的β5–β6发夹结构压向 Fcμ5B。值得注意的是，这段β5–β6发夹结构在以前所有不含 CD5L 的 IgM 结构中都处于无序状态。CD5L-SRCR1 结构域和Fcμ-Cμ2结构域的密度较弱，因此无法清晰地观察到。SRCR3结构域中含有一个完整的双阳离子结合位点，电镜密度图和结构信息比对支持此处结合了两个Ca²⁺，有助于稳定附近的负电荷表面区域。此外，CD5L与IgM之间还形成一个二硫键从而进一步稳定二者的相互作用。

为了进一步探究CD5L作为IgM的结合蛋白是否影响IgM的功能，本研究探究了CD5L对IgM受体pIgR和FcμR结合的影响，以及对IgM激活补体能力的影响。结果显示，CD5L能显著降低IgM与pIgR的结合，但不影响FcμR的结合或补体激活。通过影响IgM和pIgR的相互作用，CD5L可能会阻碍IgM 的黏膜转运，从而帮助IgM留在血液中。这些结果与Oskam 等人近期的报道相吻合。

总之，本研究通过结构生物学、生物化学和细胞生物学手段阐明了CD5L结合IgM的分子机制，为更全面地了解IgM与CD5L的生物学功能奠定了基础。

图1. Fcμ–J与CD5L复合物的整体结构和双阳离子结合位点的局部结构

蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、6165cc金沙总站检测中心、北大清华生命科学联合中心、昌平实验室肖俊宇教授为该论文的通讯作者。6165cc金沙总站检测中心博雅博士后王禹心和2020级博士生苏晨为该论文的共同第一作者。北京大学博雅博士后纪成功为该论文提供了帮助。本研究得到了国家自然科学基金和6165cc金沙总站检测中心启东产业创新基金的支持。北京大学冷冻电镜平台和6165cc金沙总站检测中心仪器中心为本项目提供了重要帮助。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52175-y

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