T细胞抗原受体
(一) TCR结构 T细胞抗原受体(T cell recptor,TCR)是T细胞表面识别APC递呈的MHC
分子结合有抗原肽的糖蛋白分子。TCR是由不同基因编码的两条肽链，经二硫键连结的二聚体，按两条肽链不同，分为TCR γδ与TCR αβ两类；每个T细胞只表达一类TCR，密度约20.000，TCR与CD3密切结合成复合体(图1221)。
TCR γ、δ主要表达于发育早期的双阴性(CD4-、CD8-)T细胞表面,该细胞主要发现于胸腺等发育早期的上皮细胞中，在外周血中很少，仅占T细胞总数的5％左右。TCR α、β主要表达于分化成熟的CD4+、CD8- Th细胞和CD4-、CD8+ Tc细胞。外周血中约95％的T细胞是TCR αβ T细胞。
TCR γ链分子量36～55kD, δ链40～60kD,每条链的胞外区各有一个Ig样的V区、C区结构域，γ链的穿膜区含有一个带正电的赖氨酸(Lys)，δ链有一个赖氨酸和另一个带正电的精氨酸(Arg),它们与CD3 γ链、δ链、ε链穿膜区带负电的天冬氨酸(Asp)和谷氨酸(Glu)非共价结合，形成TCR-CD3复合体。TCR γδ的配体主要是MHC-Ⅰ类分子结合的抗原肽，以及分枝杆菌等感染因子的热休克蛋白。TCR γδ T细胞的生理学作用尚未清楚，可能在胸腺淋巴结等上皮屏障中对病原体(抗原)起监视作用。此外，TCR γδ对TCR αβ的表达起调节作用。TCR α链是分子量40～60kD的酸性糖蛋白，β链是40～50kD的中性或碱性糖蛋白，两条链的胞外区也各有一个与Ig相似的V结构域和C结构域。Vα、Vβ结构域中各有3个高变区即CDR1、CDR2和CDR3,组成抗原识别部位，特异识别MHC-Ⅰ类分子、Ⅱ类分子连结的抗原肽。Vβ还多一个高变区CDR4,是TCR识别超抗原的部位。α链的跨膜区含有1个赖氨酸(Lys)和精氨酸(Arg), β链的跨膜区含有1个赖氨酸(Lys)，它们与CD3 γ链跨膜区中带负电的谷氨酸(Glu)，δ、ε链跨膜区中带负电的天冬氨酸(Asp)非共价结合，形成TCR-CD3 复合体(图1221),TCR αβ识别抗原，CD3则起传导抗原信息的作用。
[HJ0]表1221TCR肽链基因定位
[HJ*8]基因染色体
[BHD,WK6,WK6W]小鼠人
γ137
[BHDW]δ1414
[BHDW]α1414
[BHDW]β67
图1223TCR胚系基因结构
L:前导序列，Sil:沉默子，enh:增强子
(二) TCR基因 编码TCR γ、δ，α、β链的基因位于T细胞不同染色体上(表1221)。TCR的基因表达与Ig基因一样，也遵循“二个基因一条肽链”的规则，即V基因和C基因编码表达一条TCR肽链。未分化成熟的前T细胞中都含有γ、δ、α、β的胚系基因(germ line gene),每种胚系基因都由许多分隔状态的带有编码前导肽(L)的可变区基因(V)、联接恒定区基因(C)的连接基因(J),β链的胚系基因还含有多样性基因(D)等组成 (图1223)。胚系基因无转录和表达功能，转录前必须经过基因重排(gene rearrangement)，形成含有VJC或VDJC基因的完整DNA才能转录mRNA，翻译TCR的一条肽链(图1224)。
图1224TCR β链基因重排与表达
T细胞在分化成熟过程中，胚系基因的δ链、γ链基因首先重排表达，α链、β链基因的重排表达被抑制。稍后，α链、β链基因重排表达，δ链、γ链基因重排表达停止。这样保证分化成熟过程中每一个T细胞只表达一类TCR。TCR胚系基因的重排过程如图1224中β链的重排过程所示：首先D.J.C基因重排；接着V.D.J.C基因重排，形成一条完整的有转录功能的β链DNA；转录初始mRNA；加工剪切成为成熟的mRNA，翻译β链蛋白，经加工折叠、糖基化，穿出并锚于细胞膜上。 (三) TCR的多样性 TCRV区识别抗原的结构与IgV区一样具有多样性。TCR V区多样性的形成综合于表1222，其机制有多个方面：① TCR α、β，γ、δ胚系基因都含许多V、J基因片段，β基因还有D基因片段；②在基因重排过程中，Vα的VJ基因，Vβ的VDJ都可进行随机重排；③在V、D、J片段进行VJ、VDJ重排时，在V-J、V-D-J连接处可发生一定的偏移(变异)，导致核苷酸序列的改变，V区氨基酸组成的变化；④在基因重排过程中，在Vα的VJ连接处，Vβ的VDJ的D片段两侧，为防止形成终止密码(UAA、UGA、UAG、TAG)，在末端脱氧核苷酸转移酶作用下，可随机插入富含乌嘌呤(G)和胞嘧啶(C)的N一区核苷酸片段，使CDR3的氨基酸改变；⑤Vα与Vβ、或Vγ与Vδ的随机组合等。因上述多个方面的机制，一个机体内T细胞TCR的多样性可达1015～1018,各特异识别受MHC限制的蛋白质抗原。TCR识别的抗原主要是蛋白质抗原，并严格受MHC限制，蛋白质抗原必须在递呈细胞内降解成线性肽段并与MHC分子结合，通过APC与T细胞间密切形成“抗原肽-MHC-TCR三元体”而识别，并引起免疫应答。[HJ0]
表1222TCR多样性产生
[HJ*8]多样性机制TCR α、β
[BHD,WK26mm,WK25mmW]α链β链[]TCR γ、δ
[BHD,WK26mm,WK26mmW]γ链δ链
1胚系V基因片段
[BHDW][KG*2]V7525710
[BHDW][KG*2]D0202
[BHDW][KG*2]J501222
[BHDW]2VJ、VDJ随机重排75×50=375[]25×2×12=600[]7×2=14[]10×2×2=40
[BHDW]3VJ、VDJ连接偏移++++
[BHDW]4N区核苷酸片段插入VJVD、DJVJVD、DD、DJ
[BHDW]5VαVβ、VγVδ组合++++
6总的多样性≈10１５≈１０１８
(四) TCR复合体中的CD3分子 CD3分子是由γ、δ、ε、3个ζ和η共7条肽链组成(图1221)。分子量：γ链25～28kD,δ链20kD,ε链20kD，每条ζ链16kD,η链21kD。γ、ε链的胞外区各有一个二硫键连接的环状结构域。γ链穿膜区含有一个带负电的谷氨酸(Glu), δ、ε链的穿膜区含有一个带负电的天冬氨酸(Asp),与 TCR α链、β链穿膜区带正电的赖氨酸(Lys)和精氨酸(Arg)非共价结合，使TCR与CD3分子联结成复合体。ζ链和η的胞外区的氨基酸很少，肽链很短，由二硫键将ζξ和ξη连结。7条肽链的胞浆内区都含有1～3个保守的共同序列，TCRCD3复合体当识别结合抗原后，CD3分子的这些共同序列即发生磷酸化和去磷酸化的序列反应，使抗原信号传导，T细胞活化，这些共同序列称为免疫受体酪氨酸激活基序(immuno-receptor tyrosine based activation motif,ITAM)。
|
|
