Interplay of cytoskeleton and membrane morphology during formation of immunological synapse

Abstract

T-cell activation, an essential process for establishing adaptive immunity, occurs within a highly organized spatial platform known as the immunological synapse (IS). The formation of the IS enables the intricate interplay between membrane-associated signaling molecules, membrane morphology and the underlying cytoskeletal network, highlighting the critical role of membrane- cytoskeleton linkers that serve as bridges in this dynamic interaction. Our previous research has revealed that early upon T-cell activation, a critical kinase Lck, in its active state, enables the formation of multiprotein complexes. Importantly, membrane- cytoskeletal linkers α-actinin-1 and α-actinin-4 were showed to be recruited to these complexes within seconds of T-cell activation, suggesting their involvement in the early stages of this process. In this study, we characterized α-actinin-4 as a negative regulator of T-cell activation at specific time points: a few seconds, 4 hours, and 24 hours post-stimulation. However, the impact of α- actinin-1 on T-cell activation was not significant, underscoring the necessity for further research. Concurrently, we investigated the role of membrane morphology in IS formation and for the first time, to our knowledge, we identified three distinct morphological stages of early IS, during...

Aktivace T-buněk, klíčový proces pro vytvoření adaptivní imunity, probíhá ve vysoce organizované prostorové platformě známé jako imunologická synapse (IS). Formování IS umožňuje složitou interakci mezi signálními molekulami asociovanými s membránou, morfologií membrány a podkladovou cytoskeletální sítí, což zdůrazňuje zásadní roli membránových- cytoskeletálních propojení, která slouží jako mosty v této dynamické interakci. Naše předchozí výzkumy odhalily, že brzy po aktivaci T-buněk umožňuje kritická kináza Lck ve svém aktivním stavu tvorbu multiproteinových komplexů. Důležité je, že bylo prokázáno, že membránové-cytoskeletální propojení α-actinin-1 a α-actinin-4 jsou během několika sekund po aktivaci T-buněk rekrutovány do těchto komplexů, což naznačuje jejich zapojení do raných fází tohoto procesu. V této studii jsme charakterizovali α-actinin-4 jako negativní regulátor aktivace T- buněk v konkrétních časových bodech: několik sekund, 4 hodiny a 24 hodin po stimulaci. Naopak vliv α-actininu-1 na aktivaci T-buněk nebyl významný, což zdůrazňuje nutnost dalšího výzkumu. Současně jsme zkoumali roli morfologie membrány při tvorbě IS a poprvé jsme identifikovali tři různé morfologické fáze rané IS, během nichž byly pozorovány specifické membránové struktury, jako jsou mikroklky a EVs. Nečekaná akumulace...