MHC Ⅰ類(lèi)分子遞呈修飾后抗原的結(jié)構(gòu)與免疫學(xué)研究.pdf

1、主要組織相容性抗原復(fù)合體(MHC)是一種存在于脊椎動(dòng)物中的由一個(gè)龐大的基因家族編碼的細(xì)胞表面分子，介導(dǎo)白細(xì)胞，也就是常說(shuō)的免疫細(xì)胞與其它白細(xì)胞或體細(xì)胞間的相互作用，在機(jī)體細(xì)胞間識(shí)別和區(qū)分自己與異己中扮演重要角色。MHC分子作為表達(dá)于個(gè)體細(xì)胞表面的抗原遞呈結(jié)構(gòu)，影響著不同來(lái)源抗原的T細(xì)胞反應(yīng)。因而，MHC在一定程度上決定了個(gè)體對(duì)于感染物抗原的免疫應(yīng)答，這其中也涉及到對(duì)疾病的易感性和自身免疫反應(yīng)的發(fā)生。在人類(lèi)中，MHC又叫做人類(lèi)自細(xì)胞抗原(

2、HLA)。
　　在細(xì)胞內(nèi)，經(jīng)過(guò)抗原加工和蛋白酶體降解途徑產(chǎn)生的多肽作為T(mén)細(xì)胞表位，由MHCⅠ類(lèi)分子遞呈給細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTLs）。該過(guò)程在效應(yīng)細(xì)胞免疫中發(fā)揮著重要的作用。另一方面發(fā)生了各種翻譯后修飾(PTMs)的真核蛋白能夠產(chǎn)生一系列修飾的抗原，豐富了MHC相關(guān)多肽的類(lèi)型，遞呈于細(xì)胞表面成為T(mén)細(xì)胞受體(TCR)識(shí)別的潛在目標(biāo)。已有研究表明，一些包含翻譯后修飾（如甲?；?、脫酰胺化、糖基化、乙酰化、磷酸化和半胱氨酸化）的多肽可以與各

3、自的非修飾類(lèi)似物被T細(xì)胞特異性地區(qū)分開(kāi)。在某種情況下，發(fā)生于感染、炎癥、細(xì)胞轉(zhuǎn)化、凋亡和衰老中的翻譯后修飾往往帶來(lái)新的MHC相關(guān)新抗原的產(chǎn)生。因此，表位中的翻譯后修飾以及它們?cè)谧鳛槟[瘤和自身免疫疾病的免疫治療疫苗候選中的應(yīng)用價(jià)值受到越來(lái)越多的關(guān)注。
　　N端乙?；鳛檎婧说鞍鬃钇毡榈姆g后修飾之一，能夠產(chǎn)生一系列N端乙酰肽，并由MHCⅠ類(lèi)分子遞呈于細(xì)胞表面。雖然這一修飾類(lèi)型在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)降解中扮演重要角色，然而N端乙酰肽的遞呈及T細(xì)

4、胞識(shí)別的分子基礎(chǔ)仍然很不清楚。因此，我們解析了HLA-B39與一段天然N端乙?；嚯牡膹?fù)合物高分辨率晶體結(jié)構(gòu)，以及B39與非修飾多肽的復(fù)合物結(jié)構(gòu)。區(qū)別于傳統(tǒng)非修飾多肽中暴露于A口袋外部的P1殘基側(cè)鏈，乙?；疨1-Ser的羥基側(cè)鏈則是插入抗原結(jié)合槽的A口袋中，而NH2端乙酰基團(tuán)突出結(jié)合槽外參與T細(xì)胞識(shí)別。此外，N端乙?；粌H改變了多肽的構(gòu)象，還顯著地造成了B39的α1-螺旋殘基的構(gòu)象擺動(dòng)，而這可能將影響到TCR結(jié)合與免疫識(shí)別。N端乙酰肽和

5、一系列人源和鼠源的MHCⅠ類(lèi)分子的熱穩(wěn)定性檢測(cè)顯示了其普遍降低的穩(wěn)定性。以人工合成的N端乙酰化HLA-A2限制性表位免疫HLA-A2.1/Kb轉(zhuǎn)基因小鼠激發(fā)的CTL應(yīng)答也表明表位在N端乙?；院竺庖咴詴?huì)顯著提高。這些發(fā)現(xiàn)首次洞察了經(jīng)典的MHCⅠ類(lèi)分子對(duì)N端乙酰肽的特異性遞呈模式，為基于乙酰化表位的免疫治療和疫苗研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
　　在以上工作基礎(chǔ)上，我們又以A型流感病毒表位為研究對(duì)象，從預(yù)測(cè)和鑒定N端乙?；牧鞲胁《綜TL表位出

6、發(fā)，調(diào)查了流感病毒N端乙?；乖诮】等巳褐械腡細(xì)胞免疫反應(yīng)水平，進(jìn)而評(píng)價(jià)流感病毒潛在N端乙?；乖募?xì)胞免疫原性。研究中首次鑒定了病毒來(lái)源的N端乙?；疶細(xì)胞表位及其在健康個(gè)體中激發(fā)的特異性T細(xì)胞響應(yīng)，為研究N端乙?；砦惶禺愋訡TL免疫反應(yīng)提供了試驗(yàn)依據(jù)，豐富了翻譯后修飾的T細(xì)胞免疫表位的范疇，為理解翻譯后修飾依賴性的T細(xì)胞免疫反應(yīng)提供了幫助。
　　除了N端乙?；揎椡?，磷酸化作為癌變、惡性轉(zhuǎn)化和凋亡等生理活動(dòng)的重要標(biāo)識(shí)在腫瘤免

7、疫治療策略中的應(yīng)用也越來(lái)越引人關(guān)注。在鄰近兩個(gè)位點(diǎn)的協(xié)同磷酸化又是磷酸化修飾組中最為常見(jiàn)的形式。因此，我們通過(guò)X-射線晶體學(xué)方法分別解析了一對(duì)（10肽和9肽）雙磷酸化多肽與HLA-B27的pMHC復(fù)合物結(jié)構(gòu)。其結(jié)果不但展示出雙磷酸多肽不同于單個(gè)位點(diǎn)磷酸化多肽的獨(dú)特遞呈特征，而且在將雙磷酸化多肽結(jié)構(gòu)與單磷酸化多肽及未修飾多肽結(jié)構(gòu)的比較中，還進(jìn)一步闡明了自身抗原在經(jīng)過(guò)修飾或蛋白質(zhì)剪切等多重改變后作為新表位被遞呈的分子基礎(chǔ)。另外，通過(guò)圓二色譜

8、檢測(cè)，我們揭示了磷酸基團(tuán)對(duì)于多肽結(jié)合力和pMHC穩(wěn)定性具有磷酸化位點(diǎn)依賴性的影響。這些結(jié)果也為雙磷酸肽這種新型翻譯后修飾下的抗原加工遞呈研究提供了首次結(jié)構(gòu)學(xué)及熱動(dòng)力學(xué)依據(jù)，進(jìn)一步預(yù)示了多位點(diǎn)磷酸化對(duì)于多肽免疫原性和T細(xì)胞識(shí)別中的潛在影響，揭示了多位點(diǎn)磷酸化形式的潛在T細(xì)胞表位亟待作為抗原鑒定中首要考慮和挖掘的目標(biāo)。多位點(diǎn)磷酸肽有望成為治療自身免疫病和癌癥等的疫苗或藥劑成分。
　　除此之外，基于前人的研究結(jié)果，我們通過(guò)多肽免疫轉(zhuǎn)基因

9、小鼠的方法分別評(píng)價(jià)了7條A2限制性磷酸化表位的細(xì)胞免疫原性，客觀評(píng)估了磷酸化多肽作為腫瘤疫苗的潛在應(yīng)用價(jià)值。此外，研究還采用5'-RACE技術(shù)為免疫優(yōu)勢(shì)磷酸化特異性T細(xì)胞受體序列的獲得提供了方法學(xué)依據(jù)。
　　總之，通過(guò)免疫信息學(xué)、小鼠模型、細(xì)胞生物學(xué)和結(jié)構(gòu)晶體學(xué)等方法，我們分別對(duì)MHCⅠ類(lèi)分子遞呈N端乙酰化和磷酸化多肽提供了免疫學(xué)及結(jié)構(gòu)學(xué)調(diào)查和評(píng)價(jià)，展示了同一來(lái)源的抗原經(jīng)添加基團(tuán)及蛋白質(zhì)剪切等修飾成為多重改變的自身抗原的面貌和機(jī)制