第六章 白细胞分化抗原和粘附分子.docx

第六章 白细胞分化抗原和粘附分子.docx

《第六章 白细胞分化抗原和粘附分子.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章 白细胞分化抗原和粘附分子.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第六章白细胞分化抗原和粘附分子

第六章白细胞分化抗原和粘附分子

免疫细胞间的相互作用包括直接接触和释放细胞因子或其他介质。

其相互识别的物质基础是细胞膜分子，包括多种表面抗原、受体等，主要有T细胞和B细胞抗原受体、MHC分子、分化抗原、粘附分子、细胞因子受体、免疫球蛋白Fc受体、补体受体以及其他受体和分子。

白细胞分化抗原是白细胞分化成熟为不同谱系（lineage）后，以及处于不同分化阶段和活化过程中，出现或消失的细胞表面标记。

白细胞分化抗原除表达在白细胞外，还表达在不同分化阶段的红系和巨核细胞／血小板谱系，并广泛分布于非造血细胞，如血管内皮细胞、成纤维细胞、上皮细胞、神经内分泌细胞等。

应用聚类分析，可将来自不同实验室单克隆抗体识别的同一种分化抗原归为一个分化群，分化群简称CD（clusterofdifferentiation）。

人的CD已从CDl命名至CDl66，大致划分为T细胞、B细胞、髓样细胞、NK细胞、血小板、粘附分子、内皮细胞、细胞因子受体和非谱系等9个组。

细胞粘附分子（CAM）是指由细胞产生、介导细胞与细胞间或细胞与基质间相互接触和结合的分子。

粘附分子大多为糖蛋白，分布于细胞表面。

粘附分子以配体－受体相结合的形式发挥作用，导致细胞与细胞间、细胞与基质间或细胞－基质－细胞之间的粘附，参与细胞的信号转导与活化、细胞的伸展和移动、细胞的生长及分化。

因而粘附分子在炎症、血栓形成、肿瘤转移、创伤愈合等重要生理和病理过程中发挥重要作用。

目前克隆成功的粘附分子基因有近百种，形成一个庞大的粘附分子大家族。

粘附分子已被单独列为一组CD抗原，其中相当多成员已有CD的编号。

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