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)定以及信號轉導（表8-1)。CD3分子亞單位的胞漿內部分含有一個共同的序列，即D/EX2YX2L/IX8YX2L/I，其中含有兩個YXXL/I結構。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導關系密切，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結構。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導關系密切，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構的ARAM。經突變及嵌合分子等研究證實，ARAM是TCR信號轉導的結構基礎，單獨分離的ARAM能夠轉TCR介導的信號。TCR與抗原結合后可激活一些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底物有原癌基因產物Vav、42kDa的微管相關蛋白激酶（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導中具有重要作用。

TCR/CD3復合體根據結構特點可分為三組：（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)的結構域，其中V區(qū)能同抗原特異地結合。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。

（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推算出多肽鏈的結構，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鏈胞漿內功能域的缺失不會導致明顯的信號轉導障礙，且缺乏ε鏈的TCDR/CD3復合體足以產生抗原介導的細胞活化和IL-2的產生。但通過構建嵌合分子進行基因轉染試驗證實，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，還可介導經淋巴細胞表面分子（如CD2)以及致有絲分裂原（如PHA、PMA)所產生的活化信號。

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。在遺傳和結構上，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，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構，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導。用基因轉染方法證實，ζ鏈胞漿內功能域具有將受體結合與細胞內信號轉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鏈可以同一胞漿內稱為ζ鏈相關蛋白70（ZAP-70)相結合，AP-70為一種胞漿內具有PTK活性的信號蛋白，含有兩個SH-2（srchomology region 2,SH-2)結構域以及一個與豬脾中PTK syk相關的激酶結構域，ZAP-70分子中SH-2與ζ鏈中磷酸化的酪氨酸殘基相結合，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來證明η蛋白產物及其在細胞中轉錄物的存在。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)產物表達，對其序列分析表明，η樣區(qū)產物是ζ基因經選擇拼接后所產生，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)與之結合，隨后ζ-ζ或ζ-η二聚體同TCRαβ（或γδ)/CD3γεδε復合物結合，最后轉移到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導核內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以及它們相關信號轉導途徑反映了：（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。

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

導的新分子及其作用機理還有待進一步鑒定和闡明。