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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］ 。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。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］ 。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-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］ 。