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lican8341的博客

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与CD28有关的协同刺激信号转导  

2014-12-04 21:20:40|  分类: 抬头望见北斗星— |  标签: |举报 |字号 订阅

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【关键词】  同刺激信号

免疫活性细胞的一个重要特征是细胞的活化需要两个信号刺激。当T细胞通过其表面的TCR识别由APC提呈的抗原肽:MHC分子复合物时,抗原识别信号,即第一信号可通过CD3分子传入胞内。APC或靶细胞与T细胞之间辅助分子的配对作用则可作为T细胞活化的第二信号。第二信号在T细胞活化中起重要作用。若抗原识别时没有协同刺激分子提供的第二信号,T细胞不能充分活化,不表现效应功能,或者抗原特异性淋巴细胞凋亡,或被诱导至无能状态。

最重要的协同刺激分子是CD28,它与B7结合后转导的第二信号能增强细胞因子如IL-2基因转录,促进T细胞增殖,并保护T细胞免于凋亡。

然而,有关此协同刺激信号转导的确切机制至今未明。本文拟将有关这方面的研究及进展做一简要综述 [1~3] 。

1 CD28胞浆域结构

CD28分子胞浆域含有4个保守的酪氨酸位点(Jurkat T细胞中为Tyr170,185,188,197)。其中Tyr170曾倍受关注 [4] 。Tyr170磷酸化后,可招募含SH-2的信号分子,如PI3-K。后者曾一度成为CD28转导的协同刺激信号途径中的研究热点 [5~7,8] 。详见下文。

Tyr185,197至今未有证据表明它们参与CD28信号转导 [7] 。近年来有实验表明Tyr188的磷酸化可能在协同刺激中起关键作用 [9] 。

除了这4个Tyr位点以外,CD28胞浆域的N端和C端分别有一个双脯氨酸(diproline)基序,它们同SH-3结构域的作用可能在协同刺激信号转导中发挥重要作用 [10,11] 。

2 协同刺激信号转导机制

Tyr170曾被认为在CD28介导的信号途径中起关键作用,但近年来大量实验证明事实并非如此 [5,6,8,12,13] 。Tyr170有YMNM序列,当它磷酸化后,同PI3-K的SH-2结构域有很高的亲和力 [6,8] 。PI3-K家族包括含有P85亚单位的P110α、β,和δ,以及不含P85亚单位的P100γ。同Tyr170作用的是P85亚单位。当实验中将Tyr170点突变为phe后,YMNM与SH-2作用被切断,CD28分子不能结合PI3-K,而且也不能诱导Bcl-xl的表达,使T细胞对于射线导致死亡的敏感性增加。说明P85有关的PI3-K在CD28有关的T细胞生存中起重要作用 [8,14] 。但是Tyr170点突变后的T细胞仍可分泌IL-2,维持细胞增殖,并避免细胞被诱导至无能状态,即T细胞的活化不受影响。说明CD28介导的协同刺激信号转导不依赖Tyr170与P85的作用[6,8] 。

在证实Tyr170与含P85亚单位的PI3-K作用与CD28介导的协同刺激信号无关后,人们将注意力转向探究其它可能的机制上。其中Tyr188以及diproline基序的作用引起了大家的兴趣。

据Ali Sadra报道 [9] ,它们曾应用一系列Jurkat细胞mCD28突变体以鉴定Tyr磷酸化位点和突变后T细胞功能的改变。实验未证明Tyr188与任何特定的信号分子交联,但他们发现CD28与其天然配体B7.2结合后可导致此位点磷酸化,而且此位点突变后mCD28增强CD69表达或IL-2分泌的能力将严重受损。与之相反,Tyr170,185,197任一位点突变均不影响IL-2产生或CD69表达。在其余三个位点全突变为phe的情况下,完好的Tyr188仍允许mCD28传递协同刺激信号。因此,在Jurkat细胞的CD28胞浆Tyr残基中,Tyr188对协同刺激信号转导具有必要而且充分的作用 [9] 。

此外,Grb2同CD28分子间通过SH3-proline作用形成的复合物可能参与了TCR/CD3-CD28信号整合作用,引起T细胞活化。

Grb2是一种接头蛋白,它含有SH2-和SH3-两种结构域,可同多种信号分子发生作用。它的SH3结构域可稳定受体酪氨酸激酶和SOS形成的复合物。也可通过SH2结构域同磷酸化的酪氨酸受体结合。

然而另一不需要P85的PI3-K家族成员P110γ,或许在T细胞活化中起作用。缺失P110γ的小鼠对于CD3和CD28刺激反应诱导产生的IFNγ和IL-2水平下降。可能的机制有待进一步研究 [8] 。

在Grb2同CD28形成复合物的过程中,Grb2的SH3-结构域同CD28分子C端的双脯氨酸基序作用,此过程不需酪氨酸磷酸化参与。C端10或17个氨基酸缺失的突变体,失去了双脯氨酸基序,导致生成IL-2能力下降。与此同时。Grb2的SH2结构域可与CD28的Tyr173(鼠Tyr170)结合,但其亲和力只有PI3-K与CD28结合亲和力的百分之一。Grb2的SH2结构域还可同磷酸化的CD3分子ζ链的酪氨酸位点结合,虽然这种作用的亲和力远低于Zap-70同ζ链的作用。Grb2既通过SH2结构域同ζ链结合,又通过SH3结构域同CD28结合,从而促成了TCR-CD3复合物与CD28的交联,可能在TCR-CD3和CD28整体信号转导途径中发挥作用 [10,11] 。

3 TCR-CD3和CD28信号整合作用

Grb2可通过SH3结构域与SOS结合。SOS可活化鸟苷酸交换蛋白p21ras。在T细胞活化过程中,小分子GTPase Ras起了重要作用。结合GTP的活化型Ras可调控下游多种效应分子的活性,包括MAPK级联反应。而其它小分子GTP交换蛋白,如Rac-1,cdc40和Rho,则激活了JNKs和p38MAPKS。p38MAPK可磷酸化MAPK激活-蛋白激酶2,激活并介导活化转录因子(ATF)-2的转录。JNK磷酸化激活c-Jun,而后者是已知的结合IL-2启动子的转录因子AP-1的成分。上述一系列信号转导途径中,ZAP-70起了重要的调节作用。ZAP-70缺失的Jurkat细胞丧失了TYR磷酸化作用,TCR介导的信号转导中断,而且IL-2的启动子及转录因子NF-AT不能发挥启动转录的作用 [11,15,16~18] 。

激活的TCR复合物招募的受体SLP-76,以及CD28受体和TCR招募的Rho家族GTP交换蛋白Vav-1,可以形成大分子复合物,引起T细胞活化。Vav-1可能通过对依赖PI3-K的信号转导途径的直接作用在CD28信号途径和TCR信号途径的整合中起到中央调节作用 [2] 。

4 CD28与IL-2基因转录的调节

单独的CD28与配体的结合就可以在JurkatT细胞和初始T细胞中诱导短时的早期应答转录,证明CD28结合可不依赖于TCR影响基因调节 [1] 。也有用cDNA微阵列分析基因表达的实验证明CD28的结合可以增加CD3的转录应答 [19] 。

IL-2基因转录起始点上游约-300bp的启动子区包含了多种转录活化因子的结合位点,包括NF-AT,NF-κB,AP-1结合位点。这些反式作用因子的共同作用,维持了转录活性的平衡 [1,19,20] 。

CD28对于IL-2基因转录的调节在不同细胞系中作用不同。

在PBMC中,κB样转录因子结合于被称为CD28应答元件(CD28RE)的启动子区域,通过这种机制,CD28介导的协同刺激增强了IL-2基因转录。大量研究表明,在TCR和CD28协同刺激活化的PBMC和肿瘤T细胞中,CD28不仅增强IL-2mRNA转录活性,而且增强了mRNA稳定性。

对于LPMC和LP样细胞,CD28协同刺激增强了mRNA稳定性,但并不增强其转录激活的速率。

近年研究表明,初始T细胞和肿瘤T细胞IL-2基因表达调节也不同。例如,与肿瘤T细胞相比,初始T细胞中NF-AT位点并不重要,而近端AP-1和NF-κB位点却极为关键 [1] 。

5 CD28协同刺激的负调节

负调节是生物整体精细调节的必不可少的一部分。T细胞活化后,负调节机制将T细胞应答限制在一定范围内。目前已知较为重要的负调节机制包括CTLA-4和Itk的作用。

CTLA-4是CD28的同系物,在活化的T细胞表面表达,它与B7分子的亲和力远高于CD28和B7的亲和力。其胞浆区有ITIM基序,可抑制酪氨酸磷酸化,但其抑制T细胞的确切机制不明。实验表明,在适当的CD28介导的协同刺激存在的条件下,CTLA-4阻碍了活化T细胞中IL-2的产生,IL-2受体的表达,抑制了细胞周期进程。这种抑制作用发生在初始T细胞活化后,但它并不诱导T细胞凋亡 [22] 。晚近研究表明,CTLA-4同B7结合后,可能通过降低细胞核中NF-AT水平,抑制IL-2转录,从而降低CD3/CD28介导的IL-2mRNA产生。然而CTLA-4似乎对CD28介导的IL-2mRNA稳定作用没有影响。另外,它还可以抑制cyclin D3,cdk4和cdk6而抑制细胞周期[23] 。

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