T细胞进展TCR-MHC(2015)

T细胞识别抗原的分子基础一、TCR及其共受体二、MHC分子及其与抗原肽的相互作用三、MHC多聚体及其应用T细胞识别抗原是适应性免疫应答发生的先决条件T细胞识别抗原的物质基础是其表面的TCRTCR识别的配体是抗原肽-MHC分子复合物(pMHC)TCR识别需要CD4/CD8分子作为共受体AntigenrecognitionbyTcellsrequirespeptideantigensandpresentingcellsthatexpressMHCmoleculesMHC分子提呈抗原肽供T细胞识别一、T细胞抗原受体（TCR）结构基因及多样性形成的机制与抗原肽/MHC复合物的相互作用ThestructureoftheTcellreceptorStructureofTCRissimilartothatofFab图1Threesetsofkeyantigen-recognitionreceptorshavesimilaroverallanatomies图2Domainstructure:IggenesuperfamilyMonovalentNoalternativeconstantregionsNeversecretedHeterodimeric,chainsaredisuphide-bondedVeryshortintracytoplasmictailPositivelychargedaminoacidsintheTMregionAntigencombiningsitemadeofjuxtaposedVaandVbregions30,000identicalspecificityTcRpercellTheTcellantigenreceptor•TcRarehighlyvariableinanindividual•DiversityfocusesonsmallchangesintheshapepresentedattheendoftheTcellreceptor(CDR).•ThemechanismsresponsibleforvariabilityarecloselyrelatedtothedevelopmentalstagesofTcells•Themechanismsofdiversitygenerationaresimilartothoseusedintheimmunoglobulingeneswithrespectto:GeneorganisationandrearrangementrandomjoiningerrorTcellantigenreceptordiversityGenerationofdiversityintheTcRCOMBINATORIALDIVERSITYMultiplegermlinesegmentsInthehumanTcRVariable(V)segments:~70,52Diversity(D)segments:0,2Joining(J)segments:61,13TheneedtopairandchainstoformabindingsitedoublesthepotentialfordiversityJUNCTIONALDIVERSITYAdditionofnon-templateencoded(N)andpalindromic(P)nucleotidesatimprecisejointsmadebetweenV-D-JelementsSOMATICMUTATIONisnotusedtogeneratediversityinTcR.TcROrganisationofTcRgenesL&Vx70-80CTcRD1Jb1x6C1D2Jb2x7C2TcRgenessegmentedintoV,(D),J&Celements(VARIABLE,DIVERSITY,JOINING&CONSTANT)CloselyresembleIggenes(a~IgLandb~IgH)ThisexampleshowsthemouseTcRlocusJx61L&Vx52TcRagenerearrangementbySOMATICRECOMBINATIONSplicedTcRmRNAGermlineTcRVnJCV2V1RearrangedTcR1°transcriptRearrangementverysimilartotheIgLchainsRearrangedTcR1°transcriptSplicedTcRmRNAL&Vx52D1JC1D2JC2GermlineTcRTcRbgenerearrangementSOMATICRECOMBINATIOND-JJoiningV-DJjoiningC-VDJjoiningGenerationofdiversityintheTcRCOMBINATORIALDIVERSITYRandomrecombinationofmultiplegermlinesegmentsJUNCTIONALDIVERSITYReadingDregionin3framesAdditionofP&NnucleotidesNOSOMATICMUTATIONInTcRIfTcRdidundergosomaticmutation:TcRinteractswithentiretopsurfaceofMHC-peptideantigencomplexSomaticmutationintheTcRcouldmutateaminoacidsthatinteractwiththeMHCmoleculecausingacompletelossofpeptide-MHCrecognitionTcellreceptor-and-chaingenerearrangementandexpressionElementImmunoglobulinTcRVariablesegmentsDiversitysegmentsDsegmentsinall3framesJoiningsegmentsJointswithN&PnucleotidesNo.ofVgenepairsJunctionaldiversityTotaldiversityH51~30Rare5235193640~1013~1013~1016**~1016690-5(1)*52~7020Often-136121*OnlyhalfofhumankchainshaveN&Pregions**NoofdistinctreceptorsincreasedfurtherbysomaticmutationEstimateofthenumberofhumanTcRandIgV(D)JrearrangementsduringTcelldevelopment-chainfirst,then-chainV(D)JrearrangementsduringTcelldevelopment-chainfirst,then-chainTheoutlinestructuresoftheCD4andCD8co-receptormoleculesCoreceptorinteractionsCD4:monomer,4IgSFdomains,bindingMHCII.CD8:2chainswithsingleIgSFdomain,CD8:conventionalMHCICD8:nonclassicalMHCITheCD8-MHCinteractionhasaKoffatleast2ordersofmagnitudefasterthanTCR-pMHCinteractions,andtheCD4-MHCinteractionseemstobemuchlessstable.CoreceptorsbindtothesameMHCmoleculeengagedbytheTCR,andassociatewiththeTCRviathesignalingmoleculesp56lckandZAP-70.ThebindingsitesforCD4andCD8onMHClieintheIg-likedomainsAntigenrecognitionleadstoweakphosphorylationoftheTCRThecombinedavidityof2-siteinteractionsinvolvingcoreceptorbindingtotheectodomainoftheMHCmoleculeandtointracellularcomponentsoftheTCR(viaCD4-p56lckSH2domaininteractswithphosphorylatedITAMofCD3orZAP-70associatedwithTCR),issufficienttorecruitcoreceptorandp56lcktothetriggeredTCR-pMHCcomplex.Stablyrecruitedp56lckthenisexpectedtoamplifytheinitialphosphorylationsignal.ThesignalamplificationremainsentirelysubservienttoagonisticTCRsignaling.Apossiblescenarioforco-receptorinteractionCoreceptorinteractionsandstructurehierarchicalaffinitydifferencesinTCR-pMHCandcoreceptor-MHCcomplexesensuretheseeventsoccursequentially.T细胞活化信号的产生和转导TheTcellreceptorbindstotheMHC:peptidecomplex二、MHC分子（一）MHCI类和II类分子（二）MHC生物学功能ThegeneticorganizationoftheMHCinhumanandthemouse（一）经典的HLA-I类和-II类抗原1．HLAI类分子结构*由链（重链）和链（轻链）组成的异源二聚体，其中重链由HLAI类基因编码且为跨膜链，具有多态性。*可分为4个区(1)肽结合区：结合抗原肽，多态性区域(2)Ig样区：与CD8分子结合的部位(3)跨膜区：将HLA分子锚定在胞膜上(4)胞浆区：与信息转导有关ThestructureofanMHCclassImolecules(determinedbyX-raycrystallography)MHCI类分子结构α链：43KDaβ链：12KDa2.HLAII类分子的结构*由链和链组成的异源二聚体，链和链均由HLAII类基因编码且均为跨膜链，均具有多态性。*可分为4个区(1)肽结合区：结合抗原肽，多态性区域(2)Ig样区：与CD4分子结合的部位(3)跨膜区：将HLA分子锚定在胞膜上(4)胞浆区：与信息转导有关ThestructureofanMHCclassIImolecules(resembleMHCclassImoleculesinstructure)MHCII类分子结构α链：34KDaβ链：29KDa（二）MHC生物学功能及其分子机制1、MHC分子的生物学功能抗原提呈MHC分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽→形成MHC分子-抗原肽复合物→以MHC限制性的方式供T细胞识别→启动特异性免疫应答。*CD4+T细胞识别抗原肽/MHCII复合物*CD8+T细胞识别抗原肽/MHCI复合物MHC分子提呈抗原肽供T细胞识别TCR识别抗原肽的MHC限制性2、MHC分子与抗原肽的相互作用（1）抗原肽和MHC分子相互作用的分子基础MHC分子方面*MHC的多态性集中在结合区MHC分子与抗原肽结合的部位是肽结合区中的肽结合槽，是多态性集中的区域，即型别不同的MHC分子的抗原肽结合槽部位的氨基酸组成和顺序存在差异。等位基因多态性集中于肽结合区抗原肽方面*抗原肽借助锚定残基与MHC分子的抗原肽结合槽结合锚定残基：抗原肽并不是整段地与抗原肽结合槽结合，而是以2个或数个氨基酸残基结合于MHC分子的抗原肽结合槽中，抗原肽上这些氨基酸残基为锚定残基。抗原肽以锚着残基与MHC抗原肽结合槽结合PeptidebindstoMHC-ImoleculethroughanchorresiduesPeptidesbindingtoMHCIImoleculesarevariableinlengthandresidueslieatvariousdistancesfromtheendsofthepeptide（2）抗原肽与MHC分子相互作用*抗原肽借助锚定残基与MHC分子抗原结合槽结合*能够与同一型别MHC分子结合的抗原肽，其锚定位和锚定残基往往相同或相似*不同型别的MHC分子，其抗原结合槽结构存在差异，从而决定其选择性结合同一抗原的不同抗原肽3、MHC型别影响个体对抗原应答性质和强度*不同MHC提呈同一抗原分子的不同抗原肽应答针对的表位不同*同一抗原肽与不同MHC结合的亲合力不同应答的强度不同MHCallelescontroltheimmuneresponsivenessMHC分子提呈抗原肽供T细胞识别（一）MHC-抗原肽四聚体MHC-抗原肽四聚体是借助亲和素-生物素结合的原理，在体外将MHC分子（MHC-I类分子包括β2微球蛋白）及其所提呈的抗原肽组装成的MHC/抗原肽四聚复合物，作为TCR结合的配体，用于检测和分离特异性T细胞三、MHC-抗原肽四聚体技术（MHC-peptidetetramer）HLA-抗原肽四聚体结构示意图通过生物素-亲和素的作用，将4个MHC-I/抗原肽单体连接成四聚体，亲和素分子上还结合有荧光标记物质（PE），用于检测或分离抗原特异性T细胞HLA-抗原肽四聚体用于检测或分离特异性T细胞（二）HLA-I/抗原肽四聚体的应用1、检测病毒抗原特异性CTL*CMV抗原肽/HLA-I四聚体CMV特异性T细胞频率的检测可以作为肝脏移植后CMV感染或激活的早期诊断指标之一*EBV抗原肽/HLA-I四聚体移植患者在术后4周，EB病毒抗体为阴性的患者中，可检测到EB病毒特异性的T细胞扩增，可以作为术后EBV感染的检测和诊断指标。*HCV抗原肽/HLAI四聚体丙型病毒肝炎患者中，与康复的患者比较，慢性肝炎患者白细胞中的特异性CTL数量升高，但功能受损，表现为后者的特异性CTL的增殖能力下降，特异性杀伤能力下降和产生IFN-γ能力下降，而且IL-2不能恢复受损的特异性CTL功能。但是这些患者的流感病毒特异性CTL的功能是正常的。2、研究自身免疫病发生机制*GAD65/HLA-DR4四聚体65kDaglutamicaciddecarboxylase(GAD65)被认为是IDDM的自身抗原，其中含有DR4结合的免疫显性表位（555-567），外周血标本中GAD65/HLA-DR4特异性T细胞识别相应的抗原提呈细胞提呈抗原肽后，用GAD65/HLA-DR4四聚体和流式细胞仪检测，所有IDDM患者和部分高危个体的标本能够检测到活化的GAD65/HLA-DR4特异性T细胞（CD4+/CD25+），而正常对照组却未能观察到。3、 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 肿瘤疫苗的效果例如HLAI/Melan-A用于免疫治疗 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 的评估。4、制备抗原特异性T细胞*流式细胞分选-体外培养法制备抗原特异性的T淋巴细胞：被特定HLA/抗原肽四聚体结合的T细胞克隆通过荧光激活的细胞分选方法分离出来，在体外用传统的方法进行刺激并扩增。*MHC四聚体修饰APC-体外培养法制备抗原特异性的T淋巴细胞：用亲和素-抗B细胞抗体融合蛋白（anti-CD20B9E9-scFvSA）将HLAI/抗原肽复合物（HLAI类分子经过生物素化）结合到自身B细胞表面，将经过处理的B细胞作为抗原提呈细胞，与PBMN在体外培养8-14天，仅需一次刺激便可产生特异性CTL。这种方法为体外扩增抗原特异性T细胞提供了有效手段，例如制备病毒抗原、肿瘤抗原特异性的CTL。5、与其他技术联合应用研究抗原特异性T细胞*四聚体技术与细胞内染色技术联合运用能够检测抗原特异性T细胞的细胞周期（活化与增殖）、死亡方式（衰老和凋亡）、效应功能（胞毒能力和细胞因子产生）。有利于研究在各种环境和疾病状态下抗原特异性T细胞的产生、活化和功能，从而揭示细胞免疫应答的机制。T细胞识别配体的多聚化提高了与受体结合的亲和力pMHC四聚体：应用于特异性同种T细胞的检测pMHC二聚体：诱导或抑制特异性同种T细胞图1.pMHC四聚体结构示意图图2.pMHC二聚体结构示意图可溶性pMHC二聚体特异性抑制同种T细胞应答图7.可溶性pMHC二聚体诱导特异性的同种T细胞耐受的示意图Tyr/HLA-A2二聚体抑制增殖作用具有pMHC特异性图9.增殖抑制反应a,HLA-A2-vePBLsb,HLA-A2-vePBLs与T2/Tyr混合培养c,b+抗原肽Tyr368-376d,b+HIV/HLA-A2二聚体e,b+Tyr/HLA-A2二聚体Tyr/HLA-A2二聚体抑制同种反应体系中CD8＋T细胞的增殖图8.在T2/Tyr与HLA-A2-vePBLs混合培养体系中，Tyr/HLA-A2二聚体对T细胞的抑制作用具有浓度依赖性，并可被HLA-A2特异性抗体BB7.2阻断。XiufangWeng,MaohuaZhong,ZhihuiLiang,ShengjunLu,XuelingChen,JananLi,JuanHao,FeiliGong,XiongwenWu*.Peptide-dependentinhibitionofalloreactiveT-cellresponsebysolubledivalentHLA-A2/IgGmoleculeinvitro.Transplantation.2007,84(10):1298-306.Tumorrejectioneffectsofallo-restrictedtumorpeptide-specificCD4+TcellsonhumancervicalcancercellxenograftinnudemicePreparationoftheHLA-DR15/IgG1-FcfusionproteinanditsbindingtoHLA-DR15-vemonocyteProliferationofCD4+TcellsandinductionofCD4+Th1cellswhenco-culturingTheexpandedCD4+Tcellsexhibitallo-restrictedandpeptide-specificpropertiesTumorrejectioneffectsofallo-restrictedE7-specificCD4+Tcellsonhumancervicalcancercellxenograftsinnudemice