氨肽酶ERAAP的缺失誕生出一些獨特的肽-MHC I型復(fù)合物,。這種不同使得同類系小鼠(congenic mice,見備注1)間產(chǎn)生一定的免疫識別反應(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(參見備注2)抗原加工的通路提供了這樣一個內(nèi)在機制: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)胞識別(參見備注3),。前體肽(precursor peptide)產(chǎn)生于細(xì)胞質(zhì),轉(zhuǎn)運到內(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)定位和分子機制是現(xiàn)在的研究熱點,。Hammer為我們提供了一個強有力的證據(jù)證明存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的一個氨肽酶(aminopeptidase,,見備注4)對于可供MHC I型分子遞呈的肽的集合的完整性來說非常重要〔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)了一些獨特的蛋白,。后者可能展示了一些N端延長的復(fù)合物,而這些延長的片斷很可能是ERAAP原先要修剪的對象,。由此產(chǎn)生的結(jié)果是,,ERAAP缺失型小鼠的T細(xì)胞并不對來自野生型的小鼠產(chǎn)生免疫耐受性,反之亦然,。
備注1:
同類系小鼠(congenic mice) 是個體間的遺傳背景完全一致,,只是第17對染色體的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,,則使B兩個純系小鼠雜交后,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,。
純系動物系指具有完全一致的遺傳特性的動物群體,通常是同胞兄妹通過連續(xù)20代以上交配,,而培育出來的,,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物模型,,有利于對遺傳基因結(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物的免疫遺傳學(xué)提供了動物模型。
備注2:
MHC I 類分子是由a鏈和b2微蛋白(b2m)經(jīng)非共價連接形成的二聚體,。a鏈為跨膜多肽,,含有三個功能區(qū)(a1、a2,、a3),。a1和a2形成"鏈內(nèi)假二聚體" ,兩個功能區(qū)均有a螺旋和b片層結(jié)構(gòu),。兩個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,。由于其兩頭開放,因此所容納的抗原肽較長,,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,、樹突狀細(xì)胞等那些專職的APC,,腫瘤細(xì)胞本身也是APC,。抗原呈遞主要有兩種形式: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,,指顆粒抗原),、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-末端順序逐個地游離出來。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).