第六章 白细胞分化抗原和粘附分子Word下载.docx
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为了便于叙述,本章仍分别介绍白细胞分化抗原、细胞粘附分子的概念,及某些重要分子的结构和功能。
第一节白细胞分化抗原和粘附分子的结构
一、整膜蛋白的分型
白细胞分化抗原和粘附分子属于整膜蛋白。
整膜蛋白(integralmembraneprotein)作为膜结合蛋白,需有全部或部分分子与细胞膜脂双层的疏水核心部分相连,只有经去污剂处理才能使其脱离细胞膜。
大部分整膜蛋白为跨膜蛋白(transmembraneprotein),该蛋白能穿越脂双层并有结构域向膜两侧伸展。
根据Singer分类法,整膜蛋白有以下6种类型:
I型:
一次跨膜,多肽链的N端在胞膜外,C端在胞内。
如免疫球蛋白超家族(IgSF)成员。
Ⅱ型:
一次跨膜,多肽链的C端在胞膜外,N端在胞内。
如肿瘤坏死因子超家族成员的分子。
Ⅲ型:
一条多肽链多次跨膜,跨膜次数有2、3、4、5、6或7次等,其中4次跨膜超家族(TM4-SF)和7次跨膜受体超家族(STM-SF)分子较为常见。
Ⅳ型:
由多个跨膜亚单位组成。
V型:
多肽链以糖基磷脂酰肌醇(GPI)连接于细胞膜的脂质双层中,如GPI连接的CD16、CD55和CD58等。
VI型:
一条多肽链的一端以GPI形式连接于胞质膜,另一端是一次或多次跨膜,如膜桥蛋白(ponticulin)。
二、白细胞分化抗原和粘附分子的基本结构
(一)胞膜外区结构
白细胞分化抗原和粘附分子胞膜外区往往由不同的结构域组成,结构域相同的一类分子可构成超家族(superfamily,SF)。
1.免疫球蛋白结构域和免疫球蛋白超家族:
在白细胞分化抗原中,具有免疫球蛋白超家族(IgSF)结构域的分子占1/3。
IgSF结构域约由90-110个氨基酸残基组成,可分为V样、C1和C2结构域。
2.III型纤连蛋白结构域:
Ⅲ型纤连蛋白(fibronectintypeⅢ,Fn3)结构域约由100个氨基酸残基组成,β片层的折叠与IgSF和细胞因子受体结构域相似,但在序列上并无明显同性。
Fn3通常有一个WSxWS基序。
3.细胞因子受体结构域:
细胞因子受体结构域由100个左右氨基酸残基组成,常与Fn3构域相连,其β折叠同Fn3和IgSFC2结构域的折叠相似。
4.整合素家族:
整合素(Integrin)家族成员是由α、β两条链组成的异源二聚体,某些链中有一个插入序列,或称I结构域。
5.C型凝集素结构域:
C型凝集素结构域常以二聚体形式(如CD69、CD72、CD94/NKG2、CDl61)或三聚体形式(CD23)存在;
在selectin分子中,C型凝集素结构域与EGF和CCP结构域相连。
6.补体调节蛋白结构域:
补体调节蛋白(complementcontrolprotein,CCP)结构域又称短共有重复序列(shortconsensusrepeat,SCR),约由60个氨基酸残基组成。
CCP结构域数目在不同分子中相差悬殊,如在L-selectin分子胞膜外区中只有2个,在CD35(CRl)中有30个。
7.表皮生长因子结构域:
表皮生长因子(EGF)结构域约由40个氨基酸残基组成,EGF结构域常与其他结构域相连,如在selectin分子中,EGF结构域是在C型凝集素结构域和CCP结构域之间。
8.肿瘤坏死因子超家族:
肿瘤坏死因子超家族(TNFSF)为Ⅱ型膜分子,约由40个氨基酸残基组成,经蛋白酶水解脱落可形成可溶性、具有生物活性的分子,如TNF、LT和FasL。
这个家族大多数成员的分子可形成三聚体,同3个相应膜受体结合。
9.肿瘤坏死因子受体超家族:
肿瘤坏死因子受体超家族(TNFRSF)结构域由40个左右氨基酸残基组成,富含半胱氨酸。
TNFRSF大多成员胞膜外区含有3个或4个TNFRSF结构域。
其他还包括富含半胱氨酸清除剂受体(SRCR)结构域、富含亮氨酸重复序列(LRR)和Link结构域等。
(二)跨膜区结构
白细胞分化抗原和粘附分子中以I型整膜分子居多,Ⅱ型也较为常见,Ⅲ型分子中跨膜次数有二、三、四、五和七次等,V型分子占8%左右。
1.二次跨膜分子:
CD36分子的N端和C端都位于胞质区,均较短,胞膜外区形成一个环,且高度糖基化。
2.三次跨膜分子:
成熟的CD39分子有三个疏水区域,推测是三个跨膜区,但其确切的结构尚不清楚。
3.四次跨膜分子:
组成四次跨膜超家族(TM4-SF),又称tetraspan超家族,TM4分子的N端和C端都位于胞质区,胞膜外形成两个环,其中第二个环在TM4-SF不同分子中长短不一,并有糖基化部位。
不同种屑间TM4分子有较高同源性。
TM4分子(如CD81)常与其他膜分子形成复合物(详后),介导多种生物学功能。
CD20、FcεRIβ和HTm4亦为TM4分子,但与TM4SF其他成员在序列上无同塬性,它们单独组成了FcεRIβ/CD20超家族。
4五次跨膜分子:
CD47为五次跨膜分子,又称整合素相关蛋白,胞膜外区N端有一个IgSFV样结构域。
5.七次跨膜分子:
七次跨膜分子组成七次跨膜超家族(seven-transmembranesuperfamily,STM-SF),又称G蛋白偶联受体(Gprotein-coupledreceptor)超家族。
STM-SF分子的跨膜区序列有很高的保守性,但N端、C端和胞内第三环差别较大,大部分STM-SF分子同G蛋白偶联,胞内第三环是与G蛋白结合的位置,不同分子可结合不同的G蛋白。
趋化性细胞因子受体IL-8R、C5aR以及CD97分子属STM-SF。
6.GPI连接膜分子:
糖基磷脂酰肌醇(GPI)骨架上的乙醇胺通过酰胺键可连接多肽的羧基端,使蛋白分子定位于细胞膜。
此连接可被磷脂酰肌醇磷脂酶C(PI-PLC)所切断,使蛋白分子从细胞表面释放出来。
一般认为,GPI连接膜分子要比一般跨膜分子有更大的活动度,可能有利于同配体更快结合,并增强粘附强度。
有的GPI连接分子是mRNA不同剪接后的翻译产物,可同时有跨膜形式的分子,如CDl6、CD58等。
GPI连接分子的胞膜外区结构大多为IgSF。
(三)胞质区结构
多数白细胞分化抗原和粘附分子胞质区参与信号转导,或同某些胞质蛋白和细胞骨架蛋白相连,因此胞质区存在着与此功能相适应的结构域或基序。
1.蛋白酪氨酸激酶结构域:
蛋白酪氨酸激酶(PTK)有非受体型和受体型两类,受体型酪氨酸激酶是某些跨膜分子胞质区固有的结构,当配体与受体结合后,受体发生二聚化或寡聚化,胞质区PTK随即活化。
含有受体型PTK结构域的膜分子多为生长因子受体。
2.蛋白酪氨酸磷酸酶结构域:
蛋白酪氨酸磷酸酶(PTP)结构域约由250个氨基酸残基组成,CD45是最早发现有PTP的膜分子,胞质区有2个PTP结构域。
3.死亡结构域:
死亡结构域(DD)约由80个氨基酸残基组成,介导凋亡信号的传递。
TNFRI和Fas等分子的胞质区皆有DD,组成死亡受体家族。
4.ITAM/ITIM基序:
它们各自具有特定的氨基酸序列,是免疫受体(immunoreceptor)传递活化性信号或抑制性信号的分子基础。
第二节白细胞分化抗原及其功能
一、主要的CD分子
CD分子编号已从CDl~CDl66,分为9组,参与功能也十分广泛。
本节仅介绍最为常见的与T细胞和B细胞识别、粘附、活化有关的CD分子,以及有CD编号的免疫球蛋白Fc段受体。
(一)与T细胞识别、粘附、活化有关的CD分子
1.CD3:
CD3分子由γ、δ、ε和ζ4种链或γ、δ、ε、ζ和η5种链组成,80%~90%αβT细胞是以TCRαβ/CD3γεδεζζ形式存在,还有10%~20%T细胞则以TCRαβ/CD3γεδεζη形式表达。
①CD3γ、δ和ε链均属IgSF成员,胞膜外区有1个高度同源的C2样结构域。
CD3γ、δ和ε链跨膜区通过带负电的谷氨酸或天冬氨酸与TCRαβ或TCRγδ链跨膜区带正电赖氨酸或精氨酸形成盐桥,使之稳定形成TCP/CD3复合物,胞质区各有一个IT'
AM(图6-1)。
②CD3ζ和η链结构相似,与CD3γ、δ和ε链无同源性,胞膜外区通过二硫键组成ζζ同源二聚体或ζη异源二聚体,跨膜区都有1个带负电的天冬氨酸。
ζ链和η链胞质区分别有3个和2个ITAM基序。
CD3分子分布于T细胞和胸腺细胞。
CD3ζ链可表达于部分NK细胞。
CD3与TCRαβ或γδ组成TCR/CD3复合体,CD3ζ链胞质区磷酸化的ITAM可通过和SH2结构域结合,招募ZAP-70等信号分子,传递TCR/CD3途径的信号。
2.CD4:
CD4为单链跨膜糖蛋白,胞膜外区共有4个IgSF结构域,其中D1、D3为V样区,D2、D4为C2样区(图6-1)。
胞质区3个丝氨酸残基(Ser408、Ser415和Ser431)可能是蛋白激酶PKC底物。
CD4分子胞质区CxCP基序是与PTKp56lck结合的部位。
小鼠CD4分子常称为L3T4。
在外周血和外周淋巴器官中,CD4+T细胞为辅助性T细胞,包括Thl和Th2亚群等。
在胸腺中,CD4+细胞包括CD4+单阳性细胞(Th)以及CD4+CD8+双阳性的不成熟T细胞。
此外,CD4还表达于某B细胞、EBV转化的B细胞、脑细胞等,在人和大鼠CD4还表达于单核细胞。
CD4分子是MHCII类限制性T细胞识别抗原的辅助受体(co-receptor),通过胞膜外第一、第二个结构域与MHCⅡ类分子的非多态区结合,通过胞质区CxCP基序与p56lck相结合,参与信号转导。
3.CD8:
CD8分子是由α、β链借二硫键连接的异源二聚体。
α链和β链胞膜外区结构均属IgSF,各有一个V样区。
V样区与胞膜间是富含脯氨基、丝氨酸和苏氨酸的铰链区或称连接肽(图6-1)。
有时CD8分子由α/α组成同源二聚体。
小鼠CD8分子α链和β链分别称为Lyt-2和Lyt-3。
CD8分子分布于部分T细胞和胸腺细胞。
CD8+T细胞是细胞毒性T细胞(CTL)。
在胸腺中CD8单阳性细胞为成熟T细胞亚群,CD4+CD8+双阳性细胞是不成熟的T细胞。
CD8α/α形式的分子可表达于αβT和γδT以及部分NK细胞。
通过mRNA的不同剪接机制,血清中存在着可溶性CD8α或β链(sCD8)。
CD8分子是MHCI类限制性T细胞识别抗原的辅助受体,该分