MHC Ⅰ類分子遞呈修飾后抗原的結構與免疫學研究.pdf

1、主要組織相容性抗原復合體(MHC)是一種存在于脊椎動物中的由一個龐大的基因家族編碼的細胞表面分子，介導白細胞，也就是常說的免疫細胞與其它白細胞或體細胞間的相互作用，在機體細胞間識別和區(qū)分自己與異己中扮演重要角色。MHC分子作為表達于個體細胞表面的抗原遞呈結構，影響著不同來源抗原的T細胞反應。因而，MHC在一定程度上決定了個體對于感染物抗原的免疫應答，這其中也涉及到對疾病的易感性和自身免疫反應的發(fā)生。在人類中，MHC又叫做人類自細胞抗原(

2、HLA)。
　　在細胞內，經過抗原加工和蛋白酶體降解途徑產生的多肽作為T細胞表位，由MHCⅠ類分子遞呈給細胞毒性T細胞(CTLs）。該過程在效應細胞免疫中發(fā)揮著重要的作用。另一方面發(fā)生了各種翻譯后修飾(PTMs)的真核蛋白能夠產生一系列修飾的抗原，豐富了MHC相關多肽的類型，遞呈于細胞表面成為T細胞受體(TCR)識別的潛在目標。已有研究表明，一些包含翻譯后修飾（如甲酰化、脫酰胺化、糖基化、乙?；⒘姿峄桶腚装彼峄┑亩嚯目梢耘c各

3、自的非修飾類似物被T細胞特異性地區(qū)分開。在某種情況下，發(fā)生于感染、炎癥、細胞轉化、凋亡和衰老中的翻譯后修飾往往帶來新的MHC相關新抗原的產生。因此，表位中的翻譯后修飾以及它們在作為腫瘤和自身免疫疾病的免疫治療疫苗候選中的應用價值受到越來越多的關注。
　　N端乙?；鳛檎婧说鞍鬃钇毡榈姆g后修飾之一，能夠產生一系列N端乙酰肽，并由MHCⅠ類分子遞呈于細胞表面。雖然這一修飾類型在調節(jié)蛋白質降解中扮演重要角色，然而N端乙酰肽的遞呈及T細

4、胞識別的分子基礎仍然很不清楚。因此，我們解析了HLA-B39與一段天然N端乙?；嚯牡膹秃衔锔叻直媛示w結構，以及B39與非修飾多肽的復合物結構。區(qū)別于傳統非修飾多肽中暴露于A口袋外部的P1殘基側鏈，乙?；疨1-Ser的羥基側鏈則是插入抗原結合槽的A口袋中，而NH2端乙?；鶊F突出結合槽外參與T細胞識別。此外，N端乙?；粌H改變了多肽的構象，還顯著地造成了B39的α1-螺旋殘基的構象擺動，而這可能將影響到TCR結合與免疫識別。N端乙酰肽和

5、一系列人源和鼠源的MHCⅠ類分子的熱穩(wěn)定性檢測顯示了其普遍降低的穩(wěn)定性。以人工合成的N端乙?；疕LA-A2限制性表位免疫HLA-A2.1/Kb轉基因小鼠激發(fā)的CTL應答也表明表位在N端乙酰化以后免疫原性會顯著提高。這些發(fā)現首次洞察了經典的MHCⅠ類分子對N端乙酰肽的特異性遞呈模式，為基于乙?；砦坏拿庖咧委熀鸵呙缪邪l(fā)奠定了基礎。
　　在以上工作基礎上，我們又以A型流感病毒表位為研究對象，從預測和鑒定N端乙?；牧鞲胁《綜TL表位出

6、發(fā)，調查了流感病毒N端乙?；乖诮】等巳褐械腡細胞免疫反應水平，進而評價流感病毒潛在N端乙?；乖募毎庖咴浴Ｑ芯恐惺状舞b定了病毒來源的N端乙?；疶細胞表位及其在健康個體中激發(fā)的特異性T細胞響應，為研究N端乙?；砦惶禺愋訡TL免疫反應提供了試驗依據，豐富了翻譯后修飾的T細胞免疫表位的范疇，為理解翻譯后修飾依賴性的T細胞免疫反應提供了幫助。
　　除了N端乙?；揎椡?，磷酸化作為癌變、惡性轉化和凋亡等生理活動的重要標識在腫瘤免

7、疫治療策略中的應用也越來越引人關注。在鄰近兩個位點的協同磷酸化又是磷酸化修飾組中最為常見的形式。因此，我們通過X-射線晶體學方法分別解析了一對（10肽和9肽）雙磷酸化多肽與HLA-B27的pMHC復合物結構。其結果不但展示出雙磷酸多肽不同于單個位點磷酸化多肽的獨特遞呈特征，而且在將雙磷酸化多肽結構與單磷酸化多肽及未修飾多肽結構的比較中，還進一步闡明了自身抗原在經過修飾或蛋白質剪切等多重改變后作為新表位被遞呈的分子基礎。另外，通過圓二色譜

8、檢測，我們揭示了磷酸基團對于多肽結合力和pMHC穩(wěn)定性具有磷酸化位點依賴性的影響。這些結果也為雙磷酸肽這種新型翻譯后修飾下的抗原加工遞呈研究提供了首次結構學及熱動力學依據，進一步預示了多位點磷酸化對于多肽免疫原性和T細胞識別中的潛在影響，揭示了多位點磷酸化形式的潛在T細胞表位亟待作為抗原鑒定中首要考慮和挖掘的目標。多位點磷酸肽有望成為治療自身免疫病和癌癥等的疫苗或藥劑成分。
　　除此之外，基于前人的研究結果，我們通過多肽免疫轉基因

9、小鼠的方法分別評價了7條A2限制性磷酸化表位的細胞免疫原性，客觀評估了磷酸化多肽作為腫瘤疫苗的潛在應用價值。此外，研究還采用5'-RACE技術為免疫優(yōu)勢磷酸化特異性T細胞受體序列的獲得提供了方法學依據。
　　總之，通過免疫信息學、小鼠模型、細胞生物學和結構晶體學等方法，我們分別對MHCⅠ類分子遞呈N端乙?；土姿峄嚯奶峁┝嗣庖邔W及結構學調查和評價，展示了同一來源的抗原經添加基團及蛋白質剪切等修飾成為多重改變的自身抗原的面貌和機制