2026 年 9 月 23 日晚 19 时，黄波课题组本学期第三次 Journal Club 学术交流活动如期举行。本次活动由课题组博士生王淑婧担任主讲人，深度解读上海交通大学张志刚、张雪莉、胡立鹏、蒋书恒团队联合江苏大学张徐、王旭团队发表于《Molecular Cell》的研究成果 ——《A GAPDH serotonylation system couples CD8+ T cell glycolytic metabolism to antitumor immunity》。该研究首次报道了甘油醛 - 3 - 磷酸脱氢酶（GAPDH）的血清素化修饰调控系统，该系统可耦联 CD8⁺ T 细胞的糖酵解代谢重编程与抗肿瘤免疫活性：组织转谷氨酰胺酶 2（TGM2）催化 5 - 羟色胺共价修饰 GAPDH 的第 262 位谷氨酰胺位点，通过维持 GAPDH 的细胞质定位驱动糖酵解代谢转变，进而增强 CD8⁺ T 细胞的抗肿瘤免疫功能。

分享伊始，王淑婧首先从 5 - 羟色胺的经典功能与研究新视角切入梳理背景。5 - 羟色胺（5-HT）是经典的单胺类神经递质，在中枢神经系统与外周组织中调控神经及多种生物学功能。色氨酸羟化酶（TPH1/TPH2）是哺乳动物合成 5 - 羟色胺的限速酶，TPH1 广泛表达于外周组织，TPH2 则局限于神经系统。已有研究证实，外周 5 - 羟色胺可介导血清素能信号调控肿瘤进展，除直接促进肿瘤细胞增殖侵袭外，还可通过作用于肿瘤微环境中的免疫细胞发挥调控效应，但 5 - 羟色胺调控 CD8⁺ T 细胞抗肿瘤免疫的具体分子机制此前尚未阐明。5 - 羟色胺的功能发挥包括两种途径：一是与质膜 5 - 羟色胺受体结合启动信号通路，二是通过转酰胺作用与靶蛋白共价结合，即蛋白质血清素化修饰，由组织转谷氨酰胺酶（TGMs）催化，将 5 - 羟色胺转移至靶蛋白的谷氨酰胺残基上。自血小板中首次发现蛋白质血清素化以来，已证实该修饰广泛存在于神经细胞、平滑肌细胞、胰腺 β 细胞等多种细胞类型。CD8⁺ T 细胞已被证实表达完整的 5 - 羟色胺能系统组分，包括合成酶 TPH1、分解酶单胺氧化酶 A（MAOA）与修饰酶 TGM2，但蛋白质血清素化是否参与 CD8⁺ T 细胞活化与抗肿瘤免疫调控，始终是待解的科学问题。

研究团队首先在体外验证 5 - 羟色胺对 CD8⁺ T 细胞活化的调控作用，发现 5 - 羟色胺可剂量依赖性促进 CD8⁺ T 细胞增殖与胞内 IFN-γ 产生，转录组测序富集分析也证实，5 - 羟色胺可显著上调 CD8⁺ T 细胞活化相关基因的表达。为探究 CD8⁺ T 细胞内是否存在蛋白质血清素化修饰，研究者合成 5 - 羟色胺的炔基衍生物 5-PT，结合铜点击化学与生物素富集策略，鉴定 CD8⁺ T 细胞中的血清素化蛋白谱。分析发现，糖酵解关键酶 GAPDH、ENO1、LDHA 均在血清素化蛋白之列；进一步酶活检测证实，5 - 羟色胺可特异性增强 GAPDH 的酶活性，免疫印迹也验证了 GAPDH 的血清素化修饰。上述结果共同表明，GAPDH 是 CD8⁺ T 细胞中血清素化修饰的关键底物，GAPDH 血清素化可能介导了活化 CD8⁺ T 细胞的糖酵解代谢增强。

组织转谷氨酰胺酶是蛋白质血清素化的催化酶，转录组与 PCR 结果显示，TGM2 是静息与活化 CD8⁺ T 细胞中表达量最高的 TGM 家族成员。为验证 TGM2 的功能，研究团队构建了 CD8⁺ T 细胞特异性 Tgm2 敲除小鼠，发现敲除后 CD8⁺ T 细胞中几乎检测不到 GAPDH 血清素化信号。体外利用荧光单胺类似物 MDC 检测证实，TGM2 可直接催化 GAPDH 发生血清素化修饰，TGM 抑制剂或过量游离 5 - 羟色胺竞争均可减弱该转氨作用。酶活检测显示，Tgm2 敲除的 CD8⁺ T 细胞中 GAPDH 活性显著降低；5 - 羟色胺可提升野生型 CD8⁺ T 细胞的 GAPDH 活性，该效应在 TGM2 敲除细胞中显著减弱。胞外酸化速率检测也证实，5 - 羟色胺可增强 CD8⁺ T 细胞的糖酵解代谢，而 TGM2 敲除会抑制该代谢重编程。功能层面，TGM2 敲除的 CD8⁺ T 细胞增殖能力与 IFN-γ 产生均受抑制；体内肿瘤模型显示，CD8⁺ T 细胞特异性敲除 Tgm2 的小鼠肿瘤生长更旺盛，瘤内 CD8⁺ T 细胞浸润减少、IFN-γ 分泌水平下降。这些结果共同证实，TGM2 介导的 GAPDH 血清素化，是 CD8⁺ T 细胞活化与抗肿瘤免疫的重要正向调控机制。

为定位 GAPDH 上的血清素化修饰位点，研究团队通过液相色谱 - 串联质谱进行体外鉴定，在合成的小鼠 GAPDH 肽段与全长蛋白中，均检测到第 262 位谷氨酰胺（Gln262）是血清素化修饰位点。该位点位于 GAPDH 的核输出信号（NES）序列中，且该序列在多个物种中高度保守。免疫印迹验证显示，活化 CD8⁺ T 细胞中存在 GAPDH 的血清素化修饰，5 - 羟色胺处理可进一步增强该修饰水平；共聚焦成像与流式细胞术均证实，发生 Q262 位点血清素化的 GAPDH 主要定位于细胞质，5 - 羟色胺处理可进一步提升胞质中修饰型 GAPDH 的水平。

共聚焦显微镜观察 GAPDH 的亚细胞定位发现，静息状态下 GAPDH 部分定位于细胞核，CD8⁺ T 细胞活化后 GAPDH 向细胞质转位，5 - 羟色胺处理可进一步促进该过程；而在 TGM2 敲除的 CD8⁺ T 细胞中，即便给予 5 - 羟色胺刺激，GAPDH 从细胞核向细胞质的转运也显著受阻。为验证 Q262 位点的功能，研究团队构建了 GAPDH 的 Q262A 突变体，发现该突变可显著抑制 GAPDH 酶活性，且完全阻断 5 - 羟色胺对酶活性的增强效应；同时 Q262A 突变会抑制 GAPDH 的细胞质转位，削弱 5 - 羟色胺介导的糖酵解代谢增强。进一步机制研究发现，核输出蛋白 CRM1 可通过与 GAPDH 的 NES 序列相互作用介导出核；CD8⁺ T 细胞活化后，GAPDH 与 CRM1 的结合增强，5 - 羟色胺可进一步强化二者的相互作用；而 Q262A 突变的 GAPDH 与 CRM1 的结合能力显著下降，且无法被 5 - 羟色胺调控。上述结果完整阐明：GAPDH Q262 位点的血清素化修饰，通过增强与 CRM1 的相互作用促进蛋白核输出，维持胞质定位，进而增强糖酵解代谢活性。

蛋白质血清素化依赖胞内 5 - 羟色胺的积累。转录组与 PCR 结果显示，静息 CD8⁺ T 细胞几乎不表达 5 - 羟色胺合成酶 Tph1 与 Tph2，活化后 Tph1 表达显著上调；同时单胺转运蛋白 Slc6a4（编码 SERT）在 CD8⁺ T 细胞中高表达，提示内源性合成与外源性摄取共同维持胞内 5 - 羟色胺水平。研究团队分别构建 Tph1 敲除与 Slc6a4 敲除的 CD8⁺ T 细胞，发现两种敲除均会降低胞内 5 - 羟色胺含量，抑制 T 细胞增殖与 IFN-γ 产生；CD8⁺ T 细胞特异性 Slc6a4 敲除小鼠也证实了 SERT 对体内抗肿瘤免疫的正向调控作用。这些结果表明，TPH1 介导的内源性合成与 SERT 介导的外源性摄取，共同保障 CD8⁺ T 细胞内的 5 - 羟色胺水平，支撑细胞活化与抗肿瘤功能。单胺氧化酶 A（MAOA）负责降解单胺类神经递质，是 5 - 羟色胺的负向调控因子。研究团队构建 CD8⁺ T 细胞特异性 Maoa 敲除小鼠，发现敲除后胞内 5 - 羟色胺含量升高，GAPDH 活性增强，糖酵解代谢水平提升，GAPDH 的细胞质定位也更显著；同时细胞增殖能力与 IFN-γ 产生均显著上调，体内肿瘤模型也证实 MAOA 缺失可增强 CD8⁺ T 细胞的抗肿瘤免疫活性。上述结果共同证明，MAOA 通过降解胞内 5 - 羟色胺、抑制 GAPDH 血清素化，负向调控 CD8⁺ T 细胞的抗肿瘤功能。

为评估 GAPDH 血清素化调控在肿瘤免疫治疗中的转化潜力，研究团队探索了其在 CAR-T 细胞疗法中的应用价值。在 CAR-T 细胞中过表达 TPH1，可提升胞内 5 - 羟色胺水平，上调 GAPDH Q262 位点的血清素化修饰，同时增强 CAR-T 细胞的增殖能力。体外共培养实验证实，TPH1 过表达的 CAR-T 细胞抗肿瘤活性显著增强，IFN-γ 分泌水平提升；体内荷瘤小鼠实验也显示，回输 TPH1-CAR-T 细胞可显著抑制肿瘤生长。这些结果共同表明，靶向 5 - 羟色胺 - 血清素化通路可有效增强 CAR-T 细胞的抗肿瘤疗效，为免疫细胞治疗的优化提供了全新的代谢调控靶点。

王淑婧总结道，这项研究系统揭示了 GAPDH 血清素化系统耦联 CD8⁺ T 细胞糖酵解代谢与抗肿瘤免疫的完整机制：CD8⁺ T 细胞通过 TPH1 内源性合成、SERT 外源性摄取共同积累胞内 5 - 羟色胺，TGM2 催化 5 - 羟色胺共价修饰 GAPDH 的 Q262 位点，通过增强与 CRM1 的结合促进 GAPDH 核输出，维持胞质定位并增强酶活性，进而驱动糖酵解代谢重编程，增强抗肿瘤免疫；MAOA 则通过降解 5 - 羟色胺构成该通路的内在负调控。过表达 TPH1 的 CAR-T 细胞可通过激活该通路显著提升抗肿瘤疗效，为免疫细胞治疗的优化提供了极具潜力的新靶点。

王淑婧的分享逻辑清晰、层层递进，完整还原了研究从科学问题出发、逐步解析分子机制、最终锚定临床转化方向的完整科研脉络，引发了在场师生的热烈研讨。分享结束后，吕家迪副研究员、周力助理研究员、博士后唐亮、王殿恒及课题组其他成员，围绕该修饰的组织特异性、代谢调控与翻译后修饰的互作模式、该通路在其他免疫细胞中的普适性、CAR-T 工程化的临床转化前景等问题展开了深入交流，现场学术氛围浓厚。

本次 Journal Club 让课题组全体成员对翻译后修饰调控代谢重编程与免疫功能的交叉领域有了全新的认知。一方面，研究揭示的 “神经递质通过共价修饰代谢酶直接调控代谢重编程” 的全新模式，打破了 5 - 羟色胺仅通过受体介导信号通路的传统认知，拓展了单胺类分子的免疫调控功能视野，也为课题组后续探索代谢酶翻译后修饰与 T 细胞功能调控的关联提供了全新的切入角度。另一方面，研究从表型观察到修饰谱筛选、位点鉴定、机制解析再到体内功能验证与临床转化应用的完整研究链条，为课题组开展蛋白质翻译后修饰相关研究提供了清晰的范式参考。此外，通过调控内源性代谢物水平增强免疫细胞治疗效果的工程化策略，也为课题组后续优化 CAR-T、TIL 等细胞治疗产品提供了重要的思路借鉴，进一步拓展了课题组在肿瘤免疫与代谢交叉领域的研究思路