《How the immune system works》:T細(xì)胞受體
引言
TCR就像T細(xì)胞的眼睛,專門負(fù)責(zé)在茫茫細(xì)胞世界里識別出那些不速之客,也就是抗原。T 細(xì)胞有兩種受體, αβ和γδ, 每種類型的TCR都是由兩條鏈組成的,αβ型就是α鏈和β鏈,γδ型則是γ鏈和δ鏈。這些鏈的基因片段是隨機組合的,這就保證了每個T細(xì)胞都能擁有獨一無二的識別能力,而且一個T細(xì)胞通常只裝備一種類型的TCR。
T細(xì)胞受體:分工與特性
T 細(xì)胞有兩種受體:αβ和γδ。95%的T細(xì)胞的受體由α亞基和β亞基構(gòu)成,另外5%的T細(xì)胞受體由γ亞基和δ亞基構(gòu)成。αβ TCR是絕對的大頭,占了百分之九十五左右,它們就像是我們免疫系統(tǒng)的主力軍。它們通常還會帶著兩個助手,CD4或者CD8分子。CD4分子主要識別MHC II類分子,而CD8分子主要識別MHC I類分子。它們在胸腺里接受過嚴(yán)格培訓(xùn),確保不會誤傷自己人,也就是避免自身免疫反應(yīng)。相比之下,γδ TCR就顯得神秘多了,只占百分之五,但這個比例在不同個體或者不同狀態(tài)下可能會發(fā)生變化。更特別的是,大部分γδ T細(xì)胞既不帶CD4也不帶CD8。它們的訓(xùn)練方式和具體任務(wù),目前還是免疫學(xué)界的一個未解之謎,可能識別的是還沒被加工提呈的原始抗原,功能非常多樣?傊,兩種TCR類型在免疫系統(tǒng)中扮演互補角色,共同確保免疫監(jiān)視的全面性和有效性。
一旦TCR識別了由MHC分子所提呈的同源抗原,接下來T細(xì)胞表面發(fā)生識別的信號將傳遞至T細(xì)胞核內(nèi)。就像BCR一樣,αβ TCR有一個非常完美的胞外區(qū)可以結(jié)合它的配體,但是α和β蛋白的胞質(zhì)尾部只有大約3個氨基酸的長度,太短了以至于無法傳遞信號。這時候大自然給我們配置了鈴鐺和口哨,也就是CD3蛋白復(fù)合體。這個復(fù)合體由四個不同的蛋白質(zhì)組成,分別是γ、δ、ε和ζ。CD3復(fù)合體就像一個信號放大器,它跟TCR α和β鏈一起打包運輸?shù)郊?xì)胞表面。TCR負(fù)責(zé)識別,CD3負(fù)責(zé)把信號傳回細(xì)胞內(nèi)部。所以,一個真正能干活的、成熟的TCR,其實是整個TCR加CD3復(fù)合體這個團隊在工作。缺了任何一個成員,這個T細(xì)胞就沒法正常工作了。
當(dāng)TCR的α鏈和β鏈被首次發(fā)現(xiàn)時,人們認(rèn)為 TCR 的功能僅只是作為一個 on/off 的開關(guān),其唯一功能是發(fā)出激活信號。但現(xiàn)在我們知道,事情沒那么簡單。大自然要是真的只想做個開關(guān),干嘛用六種蛋白質(zhì)呢?這明顯是個多功能接口。同一個TCR,在不同的時間和地點,面對不同的情況,可以發(fā)出截然不同的信號。比如在胸腺里,如果TCR識別到了自身組織的MHC肽復(fù)合物,它就會觸發(fā)T細(xì)胞自殺,這是為了防止未來發(fā)生自體免疫病。而在外周,如果T細(xì)胞的TCR識別到了敵人,但同時沒有收到必要的共刺激信號,比如B7信號,那它就會進入一種失能狀態(tài),也就是所謂的T細(xì)胞耗竭。當(dāng)然,如果一切條件都滿足,抗原識別加上共刺激信號,那TCR就能成功激活T細(xì)胞,啟動免疫應(yīng)答。所以TCR絕不是一個簡單的開關(guān),它會根據(jù)場合和伙伴的不同,發(fā)出死亡、失能或激活的不同指令。
CD4和CD8: T細(xì)胞的“身份標(biāo)識"
T細(xì)胞家族里有兩大主力,一類是殺傷性T細(xì)胞,他們是前線的特種兵,專門負(fù)責(zé)定點清除病毒、腫瘤細(xì)胞這些壞分子。另一類是輔助性T細(xì)胞,它們更像是后勤指揮官,通過分泌細(xì)胞因子來協(xié)調(diào)其他免疫細(xì)胞的工作。殺傷性T細(xì)胞和輔助性T細(xì)胞的任務(wù)完全不同,它們需要識別不同的信號來源。
殺傷性T細(xì)胞主要識別MHC I類分子提呈的抗原,而輔助性T細(xì)胞則主要識別MHC II類分子提呈的抗原。這就引出了一個問題,怎么保證殺傷性T細(xì)胞只識別MHC I類分子,而輔助性T細(xì)胞只識別MHC II類分子呢?答案就是我們之前提到的CD4和CD8這兩個助手。它們就像兩把精準(zhǔn)的鉗子,CD8專門鉗住MHC I類分子,CD4則鉗住MHC II類分子。這樣,T細(xì)胞就能準(zhǔn)確地找到并結(jié)合對應(yīng)類型的MHC分子。
而且,這兩把鉗子不僅能讓T細(xì)胞牢牢抓住APC,它們的胞內(nèi)段也能傳遞信號,進一步增強或調(diào)節(jié)T細(xì)胞的反應(yīng)。當(dāng)然,CD4和CD8這兩把鉗子也不是完全一樣的。CD4是一個單體蛋白,結(jié)構(gòu)相對簡單;而CD8則由兩個亞基組成,結(jié)構(gòu)上更復(fù)雜一些。這暗示著它們傳遞的信號可能有所不同。此外,與緊密貼合TCR的CD3復(fù)合體不同,CD4和CD8更像是松散地結(jié)合在TCR和CD3復(fù)合體旁邊。它們的作用時機也很有意思,當(dāng)TCR識別并結(jié)合MHC分子上的抗原肽后,CD4和CD8才會迅速行動,牢牢鉗住這個三元復(fù)合物,起到穩(wěn)定作用,并且進一步增強TCR傳遞的信號。這就像一個團隊協(xié)作,TCR負(fù)責(zé)精準(zhǔn)識別,CD3負(fù)責(zé)信號傳遞,CD4或CD8負(fù)責(zé)穩(wěn)定結(jié)合并提供額外的調(diào)控信號。
CD4+ 還是 CD8+?T細(xì)胞的命運抉擇
那么,一個T細(xì)胞到底是選擇成為CD4陽性還是CD8陽性呢?這其實是一個命運抉擇。在T細(xì)胞還在胸腺里學(xué)習(xí)成長的時候,它們其實同時表達CD4和CD8,我們稱之為雙陽性細(xì)胞。隨著成熟,它們會做出選擇,要么放棄CD4,只留下CD8,變成CD8陽性細(xì)胞,也就是未來的殺傷性T細(xì)胞;要么放棄CD8,只留下CD4,變成CD4陽性細(xì)胞,也就是未來的輔助性T細(xì)胞。
這個選擇的關(guān)鍵因素是什么呢?目前最新的觀點認(rèn)為,很大程度上取決于這個T細(xì)胞的TCR到底更喜歡哪種MHC分子。如果它的TCR天生就對MHC 1類分子情有獨鐘,那它就會傾向于下調(diào)CD4的表達,最終成為一個CD8陽性的殺手。反之,如果它的TCR更偏愛MHC 2類分子,那它就會選擇表達CD4,成為一個輔助者。至于具體的分子機制,科學(xué)家們還在努力研究,這確實是個挺復(fù)雜的調(diào)控過程,有點像B細(xì)胞決定是成為產(chǎn)生抗體的漿細(xì)胞,還是成為長期巡邏的記憶細(xì)胞一樣,都是免疫系統(tǒng)精妙設(shè)計的一部分。
結(jié)語
T細(xì)胞受體TCR是T細(xì)胞識別抗原的核心,它像眼睛一樣觀察世界。CD3復(fù)合體則是信號傳遞的鈴鐺和口哨,確保識別到的信號能夠傳入細(xì)胞內(nèi)部。而CD4和CD8這兩個共受體,則像精準(zhǔn)的鉗子和導(dǎo)航員,它們不僅穩(wěn)定了TCR與MHC分子的結(jié)合,還傳遞了重要的輔助或殺傷信號,并且在T細(xì)胞的發(fā)育過程中決定了它的最終命運。這三者協(xié)同合作,構(gòu)成了一個極其精密的信號接收、放大和調(diào)控系統(tǒng),確保了T細(xì)胞能夠準(zhǔn)確、高效地執(zhí)行其免疫監(jiān)視和防御功能。
參考書目:《How the immune system works》
原文標(biāo)題 : 《How the immune system works》:T細(xì)胞受體

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