人源TCR-CD3复合物结构与组装机制研究
发布时间：2022-02-10 08:12
T细胞是人体适应性免疫系统中的重要组成部分,在病原体感染、恶性肿瘤以及自身免疫疾病中扮演着关键性作用。T细胞受体TCR是表达于T细胞表面的抗原受体,通过识别结合有抗原肽的组织相容性复合物p MHC来启动T细胞介导的免疫应答。但是TCR本身不具备信号传导的功能,而是通过其共受体CD3信号分子进行下游的信号传递,TCR与CD3共受体之间通过非共价连接形成TCR-CD3复合物。TCR-CD3复合物中包括抗原识别受体TCRαβ二聚体以及由CD3γε、CD3δε、CD3ζζ二聚体组成的CD3信号分子。TCR在识别并结合特定p MHC后能够引起TCR信号通路的激活,经过一系列的信号传导引起激活蛋白1（AP-1）,核转录因子κB（NF-κB）以及T细胞激活核因子（NFAT）等转录因子表达的上升。这些信号传递最终可以引起T细胞激活、增殖、产生细胞因子以及对感染了病原体的细胞进行杀伤。在近二十年中,提出了多种TCR-CD3信号的激活模型,但是其具体的激活机制并不清楚。同时有大量关于TCR-CD3复合物胞外区域的结构研究,但是TCR-CD3复合物整体是如何进行组装,复合物中各个亚基的化学计量比以及信号传递...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
T细胞在胸腺中的发育过程以及各个阶段细胞表面表达的分子[25]
在Tcrb基因的重排过程中,如图1-2中b)所示,首先发生的是Dβ-Jβ重排,接下来发生Vβ-DβJβ重排[33]。所有的Tcrb基因重排过程都依赖于Eβ增强子,Eβ与PDβ1启动子相结合刺激与PDβ1邻近的Dβ1基因与Jβ1基因发生重组,Eβ也会与PDβ2启动子相结合刺激Dβ2与Jβ2发生重排[34]。这一过程会募集SWI-SNF染色体重构复合物到Dβ1,对于Dβ-Jβ重排来说SWI/SNF复合物起到至关重要的作用,后面会取代PDβ1的功能。Dβ-Jβ重排定位于3’Dβ23RSS以及5’Dβ12RSS,Vβ-Dβ重排定位于3’Vβ23RSS以及5’Dβ12RSS。虽然Vβ23RSS-Jβ12RSS重排满足12/23准则,但是实际上是不发生的,这是由于RSS以及侧翼的序列决定的[35]。实验表明,将JβRSS替换为5’Dβ12RSS或者将VβRSS替换为3’Dβ12RSS时,Vβ-Jβ重排将可以发生。Tcrb重排过程的Vβ-DβJβ过程会产生等位排斥现象,即一条染色体上的Tcrb基因发生重排之后,会抑制另一条染色体上的重排发应。在产生pre-TCR信号之后会下调RAG1/2重组酶的表达,从而阻止重排反应,同时胸腺细胞进入DN3阶段,接下来分化为DP细胞,虽然在DP阶段RAG1/2会恢复表达,但是由于Vβ与DβJβ相距几百kb,会增加其重组的难度。另外存在一些转录因子通过调节Eβ的活性来调节等位排斥反应[37]。但是有研究表明T细胞内会存在两个Tcrb基因同时发生重排反应的现象,导致一个T细胞会表达两种TCR蛋白[38]。
由于TCRαβ二聚体在原核细胞中以可溶形式表达十分困难,TCRα与TCRβ链难以形成稳定的二聚体,先前的研究尝试了大量的方法解决这一问题,例如在TCRαβ两条链末端各加上抗体的Fc段或者亮氨酸拉链等方式[6,44]。另一方面是TCR蛋白中存在大量的糖基化修饰位点,这些糖基化修饰有助于蛋白的折叠与稳定,但是糖基化修饰的不均一性对于获得蛋白晶体是一个极大的挑战。目前的大部分TCRαβ二聚体结构通过表达其包涵体,复性后解析得到。第一个所解析出的为鼠源2C亚型的TCRαβ二聚体胞外区晶体结构,其结构如图1-3所示,2C亚型由于其同种异体反应性,是最先被克隆,研究最为广泛的TCR亚型之一[45]。TCRαβ二聚体胞外区结构显示其与抗体的Fab片段结构较为相似,TCRαβ中的两个可变(V)结构域以及两个恒定(C)结构域结合方式类似于Fab中的L与H链,其中TCRαβ二聚体恒定区部分靠近细胞膜,可变区能够与结合有抗原肽的MHC分子相互作用。TCRα以及TCRβ链的可变区Vα、Vβ结构域通过底部的β折叠相互作用这一经典免疫球蛋白的折叠方式形成互作,TCRβ链的恒定区Cβ也采用免疫球蛋白的结合方式,通过底部的β折叠与TCRα的恒定区Cα相互结合[46]。同时Cα区由于缺少顶部的β折叠结构,使得其与Vα、Vβ、Cβ结构有所差别。在细节上TCRαβ二聚体与免疫球蛋白之间有许多不同点,由于TCR Cβ结构域中有一个突出的环状结构,导致TCRαβ中部的凹槽比Fab距离要大。另外由于Cα结构域较Cβ结构域小,使得TCRαβ链相较于Fab来说对称性更低。TCRαβ链的茎部区中的半胱氨酸残基之间能够形成二硫键,增强TCRαβ二聚体之间的相互作用[47-50]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]T细胞抗原受体的结构与功能研究进展[J]. 施小山,李伦乙,郭兴东,许琛琦. 中国细胞生物学学报. 2011(09)
本文编号：3618556
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
T细胞在胸腺中的发育过程以及各个阶段细胞表面表达的分子[25]
在Tcrb基因的重排过程中,如图1-2中b)所示,首先发生的是Dβ-Jβ重排,接下来发生Vβ-DβJβ重排[33]。所有的Tcrb基因重排过程都依赖于Eβ增强子,Eβ与PDβ1启动子相结合刺激与PDβ1邻近的Dβ1基因与Jβ1基因发生重组,Eβ也会与PDβ2启动子相结合刺激Dβ2与Jβ2发生重排[34]。这一过程会募集SWI-SNF染色体重构复合物到Dβ1,对于Dβ-Jβ重排来说SWI/SNF复合物起到至关重要的作用,后面会取代PDβ1的功能。Dβ-Jβ重排定位于3’Dβ23RSS以及5’Dβ12RSS,Vβ-Dβ重排定位于3’Vβ23RSS以及5’Dβ12RSS。虽然Vβ23RSS-Jβ12RSS重排满足12/23准则,但是实际上是不发生的,这是由于RSS以及侧翼的序列决定的[35]。实验表明,将JβRSS替换为5’Dβ12RSS或者将VβRSS替换为3’Dβ12RSS时,Vβ-Jβ重排将可以发生。Tcrb重排过程的Vβ-DβJβ过程会产生等位排斥现象,即一条染色体上的Tcrb基因发生重排之后,会抑制另一条染色体上的重排发应。在产生pre-TCR信号之后会下调RAG1/2重组酶的表达,从而阻止重排反应,同时胸腺细胞进入DN3阶段,接下来分化为DP细胞,虽然在DP阶段RAG1/2会恢复表达,但是由于Vβ与DβJβ相距几百kb,会增加其重组的难度。另外存在一些转录因子通过调节Eβ的活性来调节等位排斥反应[37]。但是有研究表明T细胞内会存在两个Tcrb基因同时发生重排反应的现象,导致一个T细胞会表达两种TCR蛋白[38]。
由于TCRαβ二聚体在原核细胞中以可溶形式表达十分困难,TCRα与TCRβ链难以形成稳定的二聚体,先前的研究尝试了大量的方法解决这一问题,例如在TCRαβ两条链末端各加上抗体的Fc段或者亮氨酸拉链等方式[6,44]。另一方面是TCR蛋白中存在大量的糖基化修饰位点,这些糖基化修饰有助于蛋白的折叠与稳定,但是糖基化修饰的不均一性对于获得蛋白晶体是一个极大的挑战。目前的大部分TCRαβ二聚体结构通过表达其包涵体,复性后解析得到。第一个所解析出的为鼠源2C亚型的TCRαβ二聚体胞外区晶体结构,其结构如图1-3所示,2C亚型由于其同种异体反应性,是最先被克隆,研究最为广泛的TCR亚型之一[45]。TCRαβ二聚体胞外区结构显示其与抗体的Fab片段结构较为相似,TCRαβ中的两个可变(V)结构域以及两个恒定(C)结构域结合方式类似于Fab中的L与H链,其中TCRαβ二聚体恒定区部分靠近细胞膜,可变区能够与结合有抗原肽的MHC分子相互作用。TCRα以及TCRβ链的可变区Vα、Vβ结构域通过底部的β折叠相互作用这一经典免疫球蛋白的折叠方式形成互作,TCRβ链的恒定区Cβ也采用免疫球蛋白的结合方式,通过底部的β折叠与TCRα的恒定区Cα相互结合[46]。同时Cα区由于缺少顶部的β折叠结构,使得其与Vα、Vβ、Cβ结构有所差别。在细节上TCRαβ二聚体与免疫球蛋白之间有许多不同点,由于TCR Cβ结构域中有一个突出的环状结构,导致TCRαβ中部的凹槽比Fab距离要大。另外由于Cα结构域较Cβ结构域小,使得TCRαβ链相较于Fab来说对称性更低。TCRαβ链的茎部区中的半胱氨酸残基之间能够形成二硫键,增强TCRαβ二聚体之间的相互作用[47-50]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]T细胞抗原受体的结构与功能研究进展[J]. 施小山,李伦乙,郭兴东,许琛琦. 中国细胞生物学学报. 2011(09)
本文编号：3618556
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