T-细胞活化08

第十六章T淋巴细胞应答及其活化机理•活化(activation):活化因子刺激免疫细胞后,细胞经一系列细胞内信号传递,启动基因表达,产生多种胞浆内、细胞膜或分泌性蛋白质,具备了增殖、分化或行使功能的能力。•增殖(proliferation):活化细胞以有丝分裂的方式,大量复制自身的过程。子代细胞与亲代完全相同。•分化(differentiation):活化细胞转变为具有与亲代细胞不同的表型或行使不同功能的细胞。子代细胞与亲代不同，不属同一克隆。细胞活化时信号传递的过程：1.配体-受体的相互作用。2.细胞膜分子之间的相互作用。3.受体胞浆区的活性和受体相关分子。4.信号传递途径。5.转录因子和原癌基因的活化及其与DNA的相互作用。6.基因转录的调节。第一节抗原识别一、免疫突触的形成TCR/CD3识别Ag/MHCCD28/B7CD2（LFA-2）/CD58CD40L/CD40等TCR/CD3识别Ag/MHC(识别模式)MHCa链MHCb链抗原肽CDR1CDR3CDR1CDR2CDR3CDR2TCRaTCRbCD3•CD3与T细胞受体组成TCR/CD3复合物，在TCR信号转导过程中起关键作用。•CD3分子由γ、δ、ε、ζ和η（eta）五种链组成，胞浆区有“免疫受体酪氨酸活化基序，immunoreceptortyrosine-basedactivationmotif,ITAM”的结构，可介导活化信号•蛋白酪氨酸激酶(proteintyrosinekinase,PTK):可催化多种蛋白底物中酪氨酸残基磷酸化的酶，底物为ITAM；•CD3γδ和ε链的ITAM与Src家族PTK结合•CD3ζ的ITAM与ZAP70结合二、双重识别：抗原特异性和MHC限制性•CoreceptorT细胞抗原识别辅助受体•CD4－－MHCII分子•CD8－－MHCI分子DCCD4TCRMHCIIB7.1(CD80)B7.2(CD86)CD28CTLA4CD40CD40LB7RP-1ICOSCD3ICAM-1VCAM-1LFA-1VLA-4LFA-3CD2CD25BasiliximabDaclizumab第二节T细胞活化一、双信号刺激导致T细胞完全活化CD25二、细胞膜分子之间的相互作用：（一）特点:•受体被配体交联产生信号。•多亚基复合物,多条链共同作用,协同刺激分子,阈信号。•受体胞浆区大多没有酶活性,但信号传递链有传递信号的模块,例如ITAM。少数受体的胞浆区有酶活性，例如CD45有磷酸酶活性。•胞浆区具有酪氨酸激酶活性的受体，可直接磷酸化特定蛋白质的酪氨酸介导细胞内信号。TCR/CD3abgedezzCD4CD8CD28ITAMFcgRⅠ(CD64)IaIb2ggggITIMFcgRⅡb(CD32b)CD22aaggbaFceRⅠCD21Leu13CD19CD81CR2复合物ababBCR/Igab几种T、B细胞表面标志的结构示意图(二)信号传递链的信号传递结构:ITAM：免疫受体酪氨酸活化模块，是大多数免疫受体胞浆区的YXXL-X(6-8)-YXXL序列。免疫受体活化后，其ITAM的酪氨酸可被细胞内的酪氨酸激酶磷酸化。受体相关分子的SH2区可结合磷酸酪氨酸，引起一系列信号传递连锁反应。死亡区(deathdomain,DD)：是TNFR超家族成员胞浆区的约60个氨基酸的特殊功能区。一些细胞内蛋白质也有DD。它们通过DD相互作用，传递细胞凋亡或细胞活化信号。(三)免疫受体活化相关分子1.非受体型PTK：特点：•非受体型PTK与受体的胞浆区物理相连，或通过N端的豆蔻酸分子与细胞膜结合，•受体的构型变化激活这些蛋白，它们自身或相互催化酪氨酸磷酸化，并结合成大的复合物，一系列连锁反应的结果是传递细胞内信号。CNMSH1SH2SH3结合受体结合脯氨酸区结合磷酸酪氨酸PI－3KPTK活性负调节PTK活性PPYATPKLckFynCSH1SH2SH3SykCSH1SH2SH3CPPHBtk1.1Src家族T细胞活化相关的PTK：Lck(p56lck):与CD4/CD8相关，受体交联后，Lck活化并磷酸化CD3z链ITAM的酪氨酸，使ZAP-70能结合该处，ZAP-70进一步传递信号。Fyn(p59fyn):与CD3z链相关，Fyn活化后，细胞内Ca2+增加。B细胞活化相关的PTK：Lyn(p53/56lyn):与Igab和CD19等相关，活化后酪氨酸磷酸化PI-PLCg2、PI-3K、HS-1、Vav等信号传递分子。Blk(p55blk):与Igab相关，能传递细胞活化信号。Fgr：不直接接触受体，活化较迟。Fyn：也是B细胞活化的受体相关分子。Grb2,GrapGadsShcSLP-76c-CblPI3-Kp85PTBBLNK/SLP-65多磷酸化域SamLyn,Fyn,Lck,Blk,Fgr等Syk,ZAP-70Csk,CtkPHTHBtkSHPVavSosSHIPPCLg2SH4SH3SH2SH1Pro多磷酸化域Nckring一些信号传递分子的结构模式图1.2Syk/ZAP-70家族ZAP-70在T细胞表达，可与CD3z链ITAM的磷酸酪氨酸结合并活化，进而磷酸化HS-1和Vav等，增加胞内Ca2+。Syk表达于T、B细胞，功能同ZAP-70。1.3Tec家族Tec家族包括Btk、Itk、Tec、Txk、Bmx等，它们表达于不同的细胞，为胞浆内PTK，被Src家族成员酪氨酸磷酸化后活化。Btk与B细胞的发育、分化密切相关。2、受体型PTK特点：•受体型PTK为跨膜分子，胞外配体结合区、跨膜区、胞内区分9类：•表皮生长因子受体（EGFR）家族•胰岛素受体家族（IR）•血小板生长因子/集落刺激因子受体家族（PDGF/CSF)•成纤维细胞生长因子受体家族（FGFR）3.免疫受体信号相关的磷脂酶磷脂酶C(phospholipaseC,PLC)：包括PLCb和PLCg。以Ca2+依赖的方式水解膜磷脂中磷脂酰肌醇-4,5二磷酸(PIP2)，产生二酰甘油(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)。PLCg可被许多免疫受体和接头蛋白活化：经ZAP70、LAT结合TCR经Btk传递BCR的信号。与活化CD22直接关联并传递信号。PLCb主要被G蛋白激活，介导相关信号。IP3-Ca2+和DAG-PKC信号传递途径PLCbPLCgPI(4,5)P2G蛋白信号传递分子PI3DAGCa2+PKCRap1CAMKⅣ/GrCNRaf-1Op18NFkBJNKNFATNFkBJNKERKPI3-K其它磷脂酶离子通道腺苷酸环化酶磷酸二脂酶等4.免疫受体信号相关的G蛋白G蛋白：a(23种)、b(5种)、g(10种)组成不同的亚型。a有GTP酶活性；g也能结合膜且与b一起介导G蛋白与效应蛋白的相互作用。G蛋白主要激活磷脂酶(如PLCb)和腺苷酸环化酶(经cAMP调节信号传递)。小G蛋白是一类与Ga同源的20～30kD蛋白，分为Ras(Ras、Ral、Rap等)、Rho(Rho、Rac等)、Rab、Arf、Sar和Ran等6个家族。激活的小G蛋白介导TCR、BCR等受体的信号传导；还能引起肌动蛋白细胞骨架的多聚化，参与细胞形态变化及内吞、内化、分泌、粘附和移动等功能。5.受体相关的抑制蛋白ITIM：免疫受体酪氨酸抑制模块，是存在于某些抑制性受体胞浆区的YxxL/I/V序列，它活化后可结合相关蛋白，介导抑制性信号。SHP(SHP-1和SHP-2)可使ZAP-70和PCLg等的磷酸酪氨酸脱磷酸；SHIP可使PIP3等的磷酸酪氨酸脱磷酸；从而抑制它们介导的细胞活化。SHIP与Grb2竞争结合Shc，阻断Ras/MAPK途径。SHP(SH2-containingproteintyrosinephosphatase)SHIP(SH2-containinginositolpolyphosphate-5-phosphatase)BCRIgabIgabCD21CD19CD81Ag/补体复合物CD22Ag/抗体复合物FcgRⅡb细胞活化--ITIMFynLynVavPI-3KSHP-1SHP-1pYYpYppYRasRafMEKERKShcGrb2SosSHIPShcGrb2Sos竞争受抑活化信号BCR交联FcgⅡb6.免疫信号传递中的接头蛋白（适配蛋白）受体传递信号多通过适配蛋白（adapterprotein)介导，包括穿膜接头蛋白和胞浆中、的可溶性接头蛋白。受体交联并激活PTK后，接头蛋白被酪氨酸磷酸化，活化的接头蛋白与受体的ITAM或PTK相连，还可作为停泊位点募集下游分子供PTK磷酸化，进一步传递信号。1）穿膜接头蛋白(含大量酪氨酸)(1)LAT(linkerforactivationofTcells)主要介导TCR的信号。TCR交联后激活ZAP-70，后者磷酸化LAT的酪氨酸残基，为Grb2、Grap或PLCg提供停泊位点。(2)TRIM(T-cellreceptor-interactingmolecule)可被Src家族PTK激活，能结合Grb2、PI3-K的p85亚基或p43和p95而传递信号。(3)SIT(SHP2-interactingtransmembraneadaptorprotein)被Src家族激酶或Syk激酶酪氨酸磷酸化后可结合SHP2，进而抑制TCR相关的NFAT活化。2)细胞内的适配蛋白Shc(SH2domain-containingprotein)可连接Grb2或SHIP。Grb2(Growth-factorreceptorbindingprotein-2)和Grap(Grb2-likeaccessoryprotein)经SH3结合Sos或Vav，Grb2也能结合c-Cbl，经c-Cbl下调受体信号。三、T细胞活化信号传导（一）受体胞浆区和PTK作用启动ZAP-70活化•TCR-CD3复合物形成，P56Lck与CD3z链ITAM结合后自身磷酸化，•活化的P56Lck使ITAM磷酸化•ZAP-70被ITAM募集，成为P56Lck的底物活化（二）适配蛋白的募集和活化活化的ZAP-70使LAT磷酸化LAT磷酸化的残基与其他激酶的SH2结合磷酸化的LAT与PLCγ1结合募集其他适配蛋白SLP-76，Grb-2（三）T细胞活化信号传递途径Ras/MAPK途径钙－钙磷酸酶途径蛋白激酶C途径1、Ras/MAPK途径1)、ERK活化－活化c-fosTCR/CD3分子簇化后活化ZAP-70并使LAT磷酸化磷酸化的LAT与Grb-2的SH2结合募集细胞膜的Sos（RasGTP/GDP置换因子）Sos促使Ras的GDP置换GTP后变构型活化产生丝裂原活化蛋白(mitogen-activatedprotein,MAP)激酶，活化ERK(extracellularreceptor-activatedkinase)活化ERK使Elk磷酸化，刺激c-fos转录（为活化蛋白AP-1转录因子的一部分2)、JNK活化－活化c-JunTCR/CD3分子簇化后活化ZAP-70并使LAT磷酸化磷酸化的LAT与Grb-2的SH2结合募集RasGTP/GDP置换因子----VavVav促使Rac活化，启动酶促极联反应JNK(c-JunN-terminalkinase)激酶活化活化JNK磷酸化c-Jun，c-Jun为活化蛋白AP-1转录因子的一部分3)、p38活化Rac活化，启动酶促极联反应使活化活化多种转录因子Ras/MAPK途径的特点1）接头分子：ITAM-P—Shc—Grb22）调节分子：Vav,SOS,NF-1等3）顺序活化:Ras→Raf(丝/苏氨酸激酶)→MEK→MAPK→核因子Ras/GTPPKCzPI3-KRin1RlfNore1AF6?ERK1/2JNKRacRafMKKKp120GAPMEKSEKp190NFATElk1ATF2JunNFkBSRFAiolosRas/GDPSos,GRP,Vav,NOGAP,NF-1PI(4,5