细胞的抗原识别系统

(一)BCR复合物

B细胞抗原受体(B cell receptor,BCR)表达于B细胞膜表面,属于膜型免疫球蛋白(membrane immunoglobulin,mIg)(图8-1)。BCR主要通过重链C-端将BCR锚定在B细胞表面。特异性结合抗原的BCR可与抗原一同被内化。B细胞发育的不同阶段,mIg类别不尽相同。成熟的B细胞主要分布在外周淋巴组织,如脾脏或淋巴结中,mIg主要为IgM和IgD。每个B细胞表面可表达100个左右Ig分子。BCR与抗体的化学结构相似,在胞外区的远膜端有两个抗原结合部位;但BCR比抗体多了跨膜区和极短的胞质区。BCR跨膜区中高度保守的序列,往往是BCR信号转导中的重要部分。因BCR的胞质区很短,只有3个氨基酸,不能高效地传递抗原刺激信号,需依赖于BCR复合物中的Igα(CD79a)和Igβ (CD79b)。Igα/Igβ均属于单链Ⅰ型跨膜蛋白,分子量分别为33000和37000。Igα/Igβ在其胞外区的近胞膜处以二硫键相连,构成二聚体。BCR复合物的稳定性主要通过BCR跨膜区两个高度保守序列TAST和YSTTVT中的极性氨基酸(Thr、Ser)与Igα/Igβ跨膜区的极性氨基酸之间形成的盐键(salt bond)来维持。Igα/Igβ胞质区含有免疫受体酪氨酸激活基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM),ITAM中的酪氨酸残基在抗原刺激下被磷酸化,进一步招募相关的下游信号分子。由此,根据结构和功能,可以将BCR复合物分为两大部分,即BCR识别抗原,以及Igα/Igβ传递抗原刺激B细胞的活化信号。只有当BCR与Igα/Igβ同时表达于细胞表面时,B细胞才能完成正常的信号转导及体液免疫应答。

(二)B细胞活化共受体复合物(coreceptor complex)

除了BCR复合物参与B细胞的信号转导以外,成熟B细胞表面表达的CD19、CD21和CD813种跨膜分子,以非共价键结合,组成BCR活化共受体复合物(coreceptor complex),起到辅助BCR信号转导的作用。

图8-1 B细胞受体(BCR)复合物及与信号转导相关的主要共受体。 抗原与BCR特异性结合,Igα/Igβ参与抗原刺激信号转导。同时,抗原以共价方式结合补体片段C3d,经C3d和CD19/CD21/CD81共受体中的CD21结合,促进CD19磷酸化,进一步放大了BCR的信号转导。 图中黄色区域是免疫受体酪氨酸激活基序(ITAM)。 通过ITAM上酪氨酸残基的磷酸化募集下游信号分子,从而促进BCR下游信号转导。CD19、Igα/Igβ以及CD81(TAPA-1)共同参与了BCR的下游信号转导过程

1.CD19 为一种糖蛋白,分子量为90000,分布在除浆细胞以外的B细胞谱系发育各阶段和生发中心滤泡树突细胞(FDC)。CD19的胞质区含6个酪氨酸残基(Y),通过酪氨酸磷酸化(pY)募集Src PTK家族成员LYN等信号分子,辅助BCR参与启动胞内的信号转导。CD19基因敲除小鼠,对TD-Ag的体液免疫应答受损,且无法形成生发中心及抗体亲和力成熟。CD19也为PLCγ的招募提供了结合位点,增强了B细胞的活化信号转导。

2.CD21 属于单链Ⅰ型跨膜蛋白,分子量为145000,又称为Ⅱ型补体受体(CR2),主要表达于成熟B细胞和FDC,在T细胞和鼻咽癌上皮细胞也有部分表达。CD21的胞外区,有15个短同源重复序列,配体是补体C3的裂解片段C3dg、C3d和iC3b。某些抗原分子如细菌在呈递给BCR时,已经与补体片段特别是C3d以共价键结合。而CD21能特异性地结合C3d,使CD21的酪氨酸残基出现磷酸化,进一步活化Igα/Igβ上的ITAM,为招募PI3K提供结合位点,同时定位PI3K到共辅助受体分子上,也增强了伴随细胞激活的细胞存活及修饰等。CD21的主要功能有以下几点。①结合补体裂解片段:通过结合抗原补体复合结构中的补体成分,CD19/CD21/CD81共受体复合物与BCR交联成簇,CD19胞质区磷酸化,进一步招募和结合Src家族如Lyn,以及PI3K等多种激酶。因此,BCR与共受体复合物的交联,放大了抗原刺激BCR的信号,从而一定程度上降低了B细胞活化阈值,增强了B细胞对抗原刺激的敏感性。有实验证实,当鸡卵溶菌酶(HEL)偶联C3dg后,其免疫原性比单纯的HEL抗原分子提高了1000～10000倍。②促进B细胞增殖:可溶性CD23(FcεR Ⅱ)分子是CD21的另一配体,能够作为一种生长因子,通过与CD21结合,促进B细胞的分裂增殖。③表达在FDC表面的CD21通过结合补体片段和抗原连接,起到固定和浓缩抗原的作用,持续刺激B细胞增殖,并有利于抗体亲和力成熟和记忆B细胞的生成。④EB病毒通过EB病毒受体CD21感染B细胞,导致B细胞的持续增殖和转化,由此可在体外建立B淋巴母细胞系,将有意义的B细胞克隆长期保存下来。

3.CD81 又称TAPA-1(target of anti-proliferative antibody),属于4次跨膜蛋白超家族(TM4-SF),其单抗能够显著抑制淋巴细胞的增殖。

(三)其他辅助分子

1.CD45 又名白细胞共同抗原(LCA),属于单链Ⅰ型跨膜蛋白,主要通过磷酸化作用,参与启动B细胞抗原识别信号的转导。CD45的胞内段由两个结构域组成,属于蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)。CD45作用于Src PTK分子C端调节区505位磷酸化的酪氨酸残基,使其脱去磷酸根,从而解除Src PTK的抑制状态。CD45磷酸酶通过脱磷酸化作用,调控BCR信号转导中发挥关键作用的Src PTK的活性,参与了BCR激活信号通路的启动。

2.CD40 属于TNF受体超家族成员,其胞外区有4个富含半胱氨酸的重复序列。CD40配体(CD40L,即CD154)表达于活化T细胞表面。CD40与CD40L相互作用给予B细胞活化第二信号,对B细胞分化和抗体产生以及类别转换有重要作用。

3.其他表面分子 这些分子虽未直接参与B细胞对抗原的识别,但通过参与T-B细胞间的相互作用,调控B细胞的活性以及抗体的产生来间接辅助B细胞活化后的胞内信号转导。