細胞和分子免疫學:第一節(jié)　TCR/CD3復合體

TCR/CD3復合體中的兩個多態(tài)型亞單位（TCRαβ或TCRγδ)主要功能是識別結(jié)合MHC分子的抗原，而胞漿區(qū)非常短；CD3分子的主要功能是參與TCR/CD3復合體的裝配和穩(wěn)定以及信號轉(zhuǎn)導（表8-1)。CD3分子亞單位的胞漿內(nèi)部分含有一個共同的序列，即D/EX2YX2L/IX8YX2L/I，其中含有兩個YXXL/I結(jié)構(gòu)。由于其序列同淋巴細胞抗原識別后淋巴細胞的活化及信號轉(zhuǎn)導關(guān)系密切，因而把此序列稱為抗原識別活化基序（antigen recognition acivation motifs,ARAMS)其中含有兩個YXXL/I結(jié)構(gòu)。由于其序列同淋巴細胞抗原識別后淋巴細胞的活化及信號轉(zhuǎn)導關(guān)系密切，因而把此序列稱為抗原識別活化基序（antigen recognition activation motifs,ARAMS)。其中CD3γ、ε、δ各含一個ARAM，η鏈含二個，ζ鏈含三個。此外，在B細胞受體（b cell receptor ,BCR)α鏈（Igα、CD79a)和β鏈（Igβ、CD79b)、FcγRⅢ以及Fcεr I的γ鏈、FcεR I β鏈等中也含有類似結(jié)構(gòu)的ARAM。經(jīng)突變及嵌合分子等研究證實，ARAM是TCR信號轉(zhuǎn)導的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，單獨分離的ARAM能夠轉(zhuǎn)TCR介導的信號。TCR與抗原結(jié)合后可激活一些PTKs，包括TCR相連的p59^fyn、ZAP-70（ζassociated protein-70)、CD4/CD8相連的p56^lck以及其它src相關(guān)的PTKs（圖8-2)，隨后引起多種底物的酪氨酸磷酸化。

圖8-2 TCR與抗原結(jié)合后導致一些激酶的活化

目前證實TCR激活的PTKs底物有原癌基因產(chǎn)物Vav、42kDa的微管相關(guān)蛋白激酶（Mi-crotubule-associated protein kinase,MAPK)、PLCγ1及CD3ζ鏈（圖8-3)。這些磷酸化的蛋白在信號轉(zhuǎn)導中具有重要作用。

TCR/CD3復合體根據(jù)結(jié)構(gòu)特點可分為三組：（1)兩個多態(tài)型亞單位即TCRβ或TCRγδ，屬免疫球蛋白超家族成員，各含有一個V區(qū)和一個C1區(qū)；（2)CD3γ、δ和ε鏈，亦屬免疫球蛋白超家族成員，各含有一個C2區(qū)；（3)ζ和η鏈，胞膜外區(qū)很短，不屬于免疫球蛋白超家庭的成員（圖8-4)。

圖8-3 TCR同抗原結(jié)合后所引起的PTKs底物磷酸化

一、TCRαβ和TCRγδ

TCRαβ和TCRγδ中兩個多態(tài)型亞單位具有類似免疫球蛋白可變區(qū)（V)和恒定區(qū)（C)的結(jié)構(gòu)域，其中V區(qū)能同抗原特異地結(jié)合。αβ或γδ鏈通常以異源二聚體形式表達在T細胞表面，成熟的T淋巴細胞根據(jù)其細胞表面表達的異源二聚體受體類型不同可分為兩個亞群：TCRαβ亞群，包括大多數(shù)的外周成熟T細胞；TCRγδ亞群，主要是定居在組織上皮中大多數(shù)淋巴細胞。

(一)TCRαβ

CD4陽性TCRαβ T細胞可識別非已MHCⅡ類抗原（同種異體抗原)或自身MHCⅡ類抗原與外來抗原復合物。CD8陽性TCRαβT細胞則可識別非已MHC I類抗原或自身MHC I類抗原與外來抗原的復合物。α鏈分子量44-60kDa，等電點為4.4-4.7；β鏈40-55kDa，等電點6.0-6.2。α和β鏈各由一個可變區(qū)（V區(qū))和一個恒定區(qū)（C區(qū))組成，與Ig的V區(qū)和C區(qū)大小相似。每個功能區(qū)系由二硫鍵相連的50-60氨基酸殘基組成的環(huán)肽。此外還有一個穿膜區(qū)和一個烄短的含親水氨基酸的胞漿部分（5個氨基酸殘基)。α和β鏈的連接肽（connecting peptide)處由二硫鍵連接為雙體。在空膜部分各含一個賴氨酸，可能同CD3中γ、ε和δ鍵穿膜部分的天冬氨酸或谷氨酸形成鹽橋，與TCR信號通過CD3傳遞有關(guān)。

（二)TCRγδ

γ鏈分子量為40-60kDa，δ鏈為40-60kDa，γ與δ鏈由非共價鍵相連。在小鼠和部分人的TCR中，γ和δ也可由二硫鍵相連接，這種二聚體中γ和δ鏈分子量分別為36-40kDa和43kDa。

二、CD3γ、δ和　ε鏈

CD3ε、γ和δ鏈的cDNA序列分析表明，它們都屬于I型跨膜蛋白，都含有一個約有50氨基酸殘基組成的類似免疫球蛋白胞外功能域，編碼這些肽鏈的基因密切連鎖，可能起源于同一祖先基因。在復合體中，CD3γ、δ和ε以二種非共價鍵形式γε和δε異源二聚體存在。

ε鏈分子量為20-25kDa，從編碼ε cDNA推算出多肽鏈的結(jié)構(gòu)，包括氨基端104個親水性氨基酸，穿膜部分為26個氨基酸殘基，胞漿內(nèi)為81個氨基酸殘基。編碼ε基因與δ鏈基因連鎖在一起。研究表明，ε鏈胞漿內(nèi)功能域的缺失不會導致明顯的信號轉(zhuǎn)導障礙，且缺乏ε鏈的TCDR/CD3復合體足以產(chǎn)生抗原介導的細胞活化和IL-2的產(chǎn)生。但通過構(gòu)建嵌合分子進行基因轉(zhuǎn)染試驗證實，在缺失ζ鏈的淋巴細胞中，ε鏈胞漿功能域可以轉(zhuǎn)導淋巴細胞活化信號。另外，ε和ζ胞漿功能域活化T細胞可引起不同方式的蛋白磷酸化，提示ε和ζ亞單位可www.med126.com能涉及到兩種不同的獨立的跨膜信號轉(zhuǎn)導生化途徑。目前研究發(fā)現(xiàn)，ε鏈主要介導抗原或超抗原（superantigen)的活化信號；ζ鏈除介導抗原的活化信號外，還可介導經(jīng)淋巴細胞表面分子（如CD2)以及致有絲分裂原（如PHA、PMA)所產(chǎn)生的活化信號。

三、CD3ζ和η鏈

從基因水平研究發(fā)現(xiàn)，ζ和η鏈是同一基因的兩種不同的拼接形式。ζ鏈由前1-8外顯子編碼，而η鏈是前1-7加上第9外顯子編碼。在遺傳和結(jié)構(gòu)上，與CD3γ、ε和δ三個亞單位不同，ζ和η鏈只有一個短的細胞外功能域（9個氨基酸殘基)。ζ和η鏈在氨基酸水平的主要差異存在胞漿內(nèi)，η鏈比ζ鏈多42個氨基酸殘基，但缺少www.med126.com6個潛在的酪氨酸殘基磷酸化位點中的一個。沁ζ、η和Fcεr Iγ多肽鏈共同表達于同一個細胞時，一個ζ亞單位可同ζ、η或Fcεr Iγ三個亞單位中的任何一個通過二硫鍵形成三種不同的二致辭體如ζ-ζ、ζ-η或ζ-Fcεγ（Ige Fc I型受體γ鏈)，因此有人將ζ、η和FcεR Iγ鏈稱之為ζ家族（ζfamily)。以TCRαβ多態(tài)型為例，可有TCRαβγεδεζζ或TCRαβγεδεηζ不同組合的TCR/CD3復合物，并可能共同存在于同一個細胞表面，把某一抗原與不同信號轉(zhuǎn)導途徑連接起來。

（一)ζ鏈

ζ鏈絕大多數(shù)以同源二聚體即ζ-ζ形式存在，僅有10%以異源二聚體（ζ-η)形式存在。ζ鏈是一種高度保守的結(jié)構(gòu)，分子量為10kDa，從小鼠ζ鏈的cDNA推算出信號肽21個氨基酸殘基，胞膜外區(qū)為9個氨基酸殘基，穿膜區(qū)21個氨基酸殘基，胞漿區(qū)113個氨基酸殘基。目前已知，ζ鏈是一種受體激活的蛋白酪氨酸激酶底物，當受體與配體結(jié)合后，ζ鏈很快發(fā)生酪氨酸磷酸化，參與淋巴細胞活化信號的轉(zhuǎn)導。用基因轉(zhuǎn)染方法證實，ζ鏈胞漿內(nèi)功能域具有將受體結(jié)合與細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導途徑連接起來的功能。目前發(fā)現(xiàn)，ζ鏈并非為TCR/CD3復合體所特有，它可以不依賴CD3的其它亞單位而存在于NK中，并同F(xiàn)cζγRⅢ（CD16)相連。此外，在TCR觸發(fā)后，ζ鏈可以同一胞漿內(nèi)稱為ζ鏈相關(guān)蛋白70（ZAP-70)相結(jié)合，AP-70為一種胞漿內(nèi)具有PTK活性的信號蛋白，含有兩個SH-2（srchomology region 2,SH-2)結(jié)構(gòu)域以及一個與豬脾中PTK syk相關(guān)的激酶結(jié)構(gòu)域，ZAP-70分子中SH-2與ζ鏈中磷酸化的酪氨酸殘基相結(jié)合，ζ鏈的酷氨酸磷酸化是由p59^fyn或p56^lck催化所致。

(二)η鏈

小鼠η鏈分子量為21kDa，可與ζ以異源二聚體形式存在。在人體細胞中至今還缺乏分子水平的證據(jù)來證明η蛋白產(chǎn)物及其在細胞中轉(zhuǎn)錄物的存在。采用不同探針在體外進行核糖核酸酶保護試驗證明，人及某些哺乳動物有η樣區(qū)產(chǎn)物表達，對其序列分析表明，η樣區(qū)產(chǎn)物是ζ基因經(jīng)選擇拼接后所產(chǎn)生，但在人類η樣區(qū)表達水平很低，僅有ζmRNA水平的0.25%.不同物種η樣區(qū)基因在核苷酸水平高度保守,但由于讀框改變使得它們在氨基酸水平無明顯同源性。

表8-1 T細胞抗原受體復合體中的蛋白多肽

注：TRAP：T cell receptor-associated protein,T細胞受體相關(guān)蛋白

IGSF：immunoglobulin superfamily,免疫球蛋白超家族

在T細胞成熟過程中，TCR/CD3復合體中任何一個亞單位缺陷，可能導致細胞功能低下，甚至引起臨床癥狀。TCR/CD3復合體形成過程通常是按以下順序進行的；首先CD3γ、δ和ε三種肽鏈通過形成γ-ε和δ-ε兩種異源二聚體成為穩(wěn)定的復合物核心，TCRαβ（或TCRγδ)與之結(jié)合，隨后ζ-ζ或ζ-η二聚體同TCRαβ（或γδ)/CD3γεδε復合物結(jié)合，最后轉(zhuǎn)移到T細胞表面。CD3γ和δ的缺陷可能影響TCR/CD3復合物的裝配和表達。γ-TCRID（TCr immunodeficiencies)患者的TCR/CD3復合物在外周血T細胞膜中的表達較正常人低兩倍，可發(fā)生腹瀉和致命性病毒性肺炎。ε^-TCRID患者的TCR/CD3復合物在外周血T細胞膜中表達較正常人低10倍，但這些患者的臨床癥狀較輕微，提示患者T細胞表達的TCR/CD3的功能基本是正常的。

組成TCR/CD3復合體的分子以及這些分子在一系列生化事件中將信號轉(zhuǎn)導核內(nèi)方面的研究也取得很大進展。TCR通過兩種或更多不同的獨立的途徑中某一途徑傳遞信號，取決于被選擇的TCR/CD3和/或TCR/CD3相關(guān)分子的活化，這些分子在某個途徑起作用，并決定著細胞所獲得的效應功能的轉(zhuǎn)歸。TCRαβ或γδ克隆型異源二聚體，能同CD4或CD8復合體分子相連，并可具有CD3中ζ-ζ、ζ-η甚至ζ-γ二聚體蛋白，在同一個T細胞中可以表達一種類型以上TCR分子。不同TCR以及它們相關(guān)信號轉(zhuǎn)導途徑反映了：（1)存著許多功能上不同的T細胞亞群；（2)分化的T細胞對在不同途徑中的所需要的條件取決于它們分化的不同階段。例如：抗原刺激可以誘導某個分化階段T細胞發(fā)生增殖，對另外一群T細胞可能誘導程序性細胞死亡，而在T細胞第三亞群中可能誘導免疫無反應性。另外，單獨一個成熟T細胞在免疫應答過程中發(fā)揮輔助功能或細胞毒作用，可能同選擇與相應受體相連幾種信號傳遞途徑的不同有關(guān)。

由于分子生物學和基因工程技術(shù)的應用，TCR/CD3中新成員以及它們相關(guān)分子方面的研究獲得了相當大的進展。但是，還不能回答關(guān)于抗原刺激如何選擇幾種信號轉(zhuǎn)導途徑中的某一種，以及它們在每個途徑中起何作用，因此，涉及到經(jīng)TCR途徑信號轉(zhuǎn)

導的新分子及其作用機理還有待進一步鑒定和闡明。