氨肽酶ERAAP的缺失誕生出一些獨(dú)特的肽-MHC I型復(fù)合物,。這種不同使得同類系小鼠(congenic mice,,見(jiàn)備注1)間產(chǎn)生一定的免疫識(shí)別反應(yīng),類似于同種異體免疫反應(yīng)(allogeneic immune response),。該研究成果發(fā)表在2007年1月份的《Nature Immunology》雜志上。
主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex;MHC)I型(參見(jiàn)備注2)抗原加工的通路提供了這樣一個(gè)內(nèi)在機(jī)制:細(xì)胞內(nèi)蛋白經(jīng)挑選加工成肽后,,暴露于細(xì)胞表面以便讓CD8+ T細(xì)胞識(shí)別(參見(jiàn)備注3)。前體肽(precursor peptide)產(chǎn)生于細(xì)胞質(zhì),,轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng),,在那它們結(jié)合到正在組裝的MHC I型分子上。關(guān)于最終肽抗原如何剪切,、修剪而成的胞內(nèi)定位和分子機(jī)制是現(xiàn)在的研究熱點(diǎn),。Hammer為我們提供了一個(gè)強(qiáng)有力的證據(jù)證明存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的一個(gè)氨肽酶(aminopeptidase,見(jiàn)備注4)對(duì)于可供MHC I型分子遞呈的肽的集合的完整性來(lái)說(shuō)非常重要〔1〕,。
最初發(fā)現(xiàn)氨肽酶ERAAP(ERAP1)是一類在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中“定居”的蛋白,,能修剪運(yùn)往內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的肽〔2.3.4〕。在此研究中,,ERAAP野生型小鼠(ERAAP-WT)和ERAAP缺失型小鼠(ERAAP-KO)身上表達(dá)了不完全重疊的肽-MHCⅠ型復(fù)合物,。一小部分的肽復(fù)合物是嚴(yán)格依賴于ERAAP功能的,而這些復(fù)合物在ERAAP缺失的細(xì)胞中是不存在的,。相反的,,在ERAAP缺失的細(xì)胞中也表達(dá)了一些獨(dú)特的蛋白。后者可能展示了一些N端延長(zhǎng)的復(fù)合物,,而這些延長(zhǎng)的片斷很可能是ERAAP原先要修剪的對(duì)象,。由此產(chǎn)生的結(jié)果是,ERAAP缺失型小鼠的T細(xì)胞并不對(duì)來(lái)自野生型的小鼠產(chǎn)生免疫耐受性,,反之亦然,。
備注1:
同類系小鼠(congenic mice) 是個(gè)體間的遺傳背景完全一致,只是第17對(duì)染色體的MHC結(jié)構(gòu)不同的純系小鼠,例如若想獲得具有A系遺傳背景,,而MHC結(jié)構(gòu)為B系的小鼠時(shí),,則使B兩個(gè)純系小鼠雜交后,得到的子代鼠F-1再進(jìn)行兄妹交配而獲得第二個(gè)子代F-2鼠,,從中挑選出具有B系鼠MHC的小鼠,,使其與A系小鼠回交,如此反復(fù)進(jìn)行9次以上,,如此獲得的子代鼠,,其遺傳背景有99.8%的機(jī)率是A系純合型,其中有25%具有純合型的B系MHC,,選擇這樣的小鼠再行兄妹交配即得,。
純系動(dòng)物系指具有完全一致的遺傳特性的動(dòng)物群體,通常是同胞兄妹通過(guò)連續(xù)20代以上交配,,而培育出來(lái)的,,其同源常染色體皆為純合型。
同類系小鼠和純系小鼠的建立,,為研究免疫遺傳學(xué)的理論工作提供了理想的動(dòng)物模型,,有利于對(duì)遺傳基因結(jié)構(gòu)、基因作用,、傳基因調(diào)節(jié)等方面的遺傳學(xué)基礎(chǔ)理論的研究,。而且H-2系統(tǒng)和HLA系統(tǒng)在遺傳規(guī)律上很相似,這就為研究人類和其他動(dòng)物的免疫遺傳學(xué)提供了動(dòng)物模型,。
備注2:
MHC I 類分子是由a鏈和b2微蛋白(b2m)經(jīng)非共價(jià)連接形成的二聚體,。a鏈為跨膜多肽,含有三個(gè)功能區(qū)(a1,、a2,、a3)。a1和a2形成"鏈內(nèi)假二聚體" ,,兩個(gè)功能區(qū)均有a螺旋和b片層結(jié)構(gòu),。兩個(gè)a螺旋之間形成一溝狀結(jié)構(gòu),此溝為抗原結(jié)合部位,,稱為肽結(jié)合槽,。該槽一般容納的抗原為8-10個(gè)氨基酸組成的小肽。溝底部為8條b片層鏈(a1和a2功能區(qū)各4條),,肽結(jié)合槽的底部有6個(gè)小凹(pockets),,凹A和凹F位于槽的兩端,富含保守氨基酸,,這些氨基酸大多帶極性側(cè)鏈分別于抗原肽的N末端氨基和C末端羧基形成氫鍵,,將抗原肽固定在槽中,。凹B、凹C,、凹D和凹E分別與抗原肽的氨基酸側(cè)鏈結(jié)合,,這些小凹富含多態(tài)性氨基酸,決定肽與MHC I類分子結(jié)合的特異性,。MHC I類分子主要將抗原呈遞給CD8+ T細(xì)胞。
MHC II類分子由兩條結(jié)構(gòu)相似的跨膜多肽a鏈和b鏈以非共價(jià)鍵連接組成,。a1和b1各自盤繞共同形成結(jié)合抗原肽的溝槽,。由于其兩頭開(kāi)放,因此所容納的抗原肽較長(zhǎng),,即小肽的兩端可成游離態(tài),。該槽與小肽結(jié)合的其他基本特點(diǎn)與MHC I 類分子相同。MHC II類分子主要將抗原呈遞給CD4+ T細(xì)胞,。
備注3:
目前,,抗原呈遞細(xì)胞(antigen-presenting cell, APC)的概念也已發(fā)生了變化,除了單核-巨噬細(xì)胞,、樹(shù)突狀細(xì)胞等那些專職的APC,,腫瘤細(xì)胞本身也是APC??乖蔬f主要有兩種形式:內(nèi)源性抗原呈遞和外源性抗原呈遞,。前者主要指細(xì)胞內(nèi)自身抗原、腫瘤抗原和病毒抗原,,由主要組織相容性復(fù)合物I類分子(MHC class I)途徑呈遞,。細(xì)胞外物質(zhì)經(jīng)專職APC吞噬(phagocytosis,指顆??乖?、胞飲(pinocytosis, 指可溶性抗原)或內(nèi)吞(endocytosis, 指抗原經(jīng)細(xì)胞上的受體導(dǎo)入胞內(nèi)),在胞內(nèi)形成吞噬體(phagosome)由主要組織相容性復(fù)合物II類分子(MHC class II)呈遞,。
備注4:
氨肽酶是一種蛋白酶,。屬于肽鏈端解酶,可使氨基酸從多肽鏈的N-末端順序逐個(gè)地游離出來(lái),。在許多生物中發(fā)現(xiàn)了各種性質(zhì)的這種酶,。具有代表性的是亮氨酸氨肽酶,特殊的有僅作用于N末端為脯氨酸的脯氨酸亞氨肽酶以及只作用于三肽的氨基三肽酶等,。
深入閱讀:
1. Hammer, G.E., Gonzalez, F., James, E., Nolla, H. & Shastri, N. Nat. Immunol. 8, 104–111 (2007).
2. Serwold, T., Gonzalez, F., Kim, J., Jacob, R. & Shastri, N. Nature 419, 480–483 (2002).
3. Saric, T. et al. Nat. Immunol. 3, 1169–1176 (2002).
4. York, I.A. et al. Nat. Immunol. 3, 1177–1184 (2002).