与CD28有关的协同刺激信号转导

与CD28有关的协同刺激信号转导

【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］。1CD28胞浆域结构CD28分子胞浆域含有4个保守的酪氨酸位点。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］。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AliSadra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。

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］。3TCR-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GTPaseRas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-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］。4CD28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］。5CD28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