**T细胞受体(TCR)**是表达于T细胞表面的抗原识别蛋白质。它赋予这些细胞识别不同分子靶标的特异性,使其能够参与适应性免疫。大多数T细胞的受体由α链和β链组成,另一些T细胞则使用γ链和δ链。负责结合抗原的受体与CD3信号蛋白相结合,共同将细胞外的识别事件与细胞内的生化反应联系起来。常规αβ受体识别的抗原是与主要组织相容性复合体(MHC)分子结合的肽片段,而不是游离于循环中的物质。(nature.com)
分子结构
抗原结合部分是一个异源二聚体,由两条不同的多肽链通过二硫键连接而成。每条链均包含一个胞外可变结构域、一个胞外恒定结构域、一个跨越细胞膜的区段,以及一段短的胞质尾。可变结构域构成结合界面。每个可变结构域中都有三个互补决定区,分别称为CDR1、CDR2和CDR3;它们的序列和空间排列共同影响受体能够识别哪些分子靶标。(ncbi.nlm.nih.gov)
αβ受体通过非共价作用与三个信号传导二聚体相结合,分别为CD3γε、CD3δε和ζζ。形成的复合体包含八条蛋白质链,其组装依赖胞外部分的接触以及跨膜区之间的相互作用。冷冻电子显微术已解析出人类这一复合体的结构,揭示了抗原结合链如何与CD3亚基相互贴合。识别与信号传导之间的分工至关重要:TCR的短胞质尾无法独立传递激活信号。(nature.com)
抗原识别
对于常规αβ T细胞,其识别的配体是由肽与MHC共同构成的表面。因此,识别特异性同时取决于肽和呈递该肽的MHC分子。表达CD8的T细胞通常识别由MHC I类分子呈递的肽,而表达CD4的T细胞通常识别由MHC II类分子呈递的肽。这些共受体协助抗原识别,并将配体结合与细胞内信号传导联系起来。抗原呈递细胞在表面展示可与受体结合的肽–MHC复合体。(ncbi.nlm.nih.gov)
在许多已完成结构解析的复合体中,CDR1和CDR2主要与MHC接触,而高度可变的CDR3环对肽的识别发挥重要作用。这是一种常见的排列方式,而非绝对的功能划分。识别同一表位的受体可以具有不同的序列,不过,共同的序列特征可能有助于识别出特异性相近的受体群体。(ncbi.nlm.nih.gov)
γδ受体具有不同的识别特性,并非都要求通过常规的肽–MHC呈递方式识别抗原。一个研究较为充分的人类T细胞亚群——Vγ9Vδ2 T细胞——通过涉及相互作用细胞表面嗜乳脂蛋白的机制,对磷酸抗原作出反应。这些蛋白在细胞内感知磷酸抗原后,会引发允许受体介导激活的变化;这一过程不应等同于MHC介导的普通肽呈递。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)
受体多样性的产生
TCR的多样性在淋巴细胞发育过程中通过V(D)J重组产生,这一过程会重排受体基因中的脱氧核糖核酸片段。α链和γ链使用可变(V)片段和连接(J)片段;β链和δ链还使用多样性(D)片段。RAG1和RAG2通过识别这些片段边界处的序列,启动重组过程。(ncbi.nlm.nih.gov)
多样性来源于片段的选择、不精确的连接、连接处核苷酸的添加或删除,以及独立生成的链之间的配对。连接处的变异对CDR3的影响尤为显著。重排并不总能产生具有功能的编码序列:发育中的细胞必须生成有功能的受体链,才能继续成熟。(ncbi.nlm.nih.gov)
与抗体不同,TCR在接触抗原后通常不会通过体细胞高频突变产生进一步的多样性。因此,发生应答的T细胞群体扩增时,增加的是携带既有受体序列的细胞数量,而不是通过持续突变改变受体的抗原结合区。一个个体或样本中所有受体序列的集合称为TCR库。(ncbi.nlm.nih.gov)
发育与选择
在胸腺中,成功重排的β链首先与替代性的前Tα链配对,形成前T细胞受体。这一复合体传递的信号支持细胞增殖,并推动发育进程进入α链重排阶段。随后表达αβ受体的细胞会经历选择过程,以评估其与自身肽–MHC复合体的相互作用。(ncbi.nlm.nih.gov)
阳性选择保留那些能够以足以支持成熟的强度识别自身MHC的发育中细胞。阴性选择则清除许多受体对自身抗原反应强烈的细胞,这通常通过细胞凋亡实现。这些过程有助于建立中枢免疫耐受,同时产生能够识别机体自身MHC分子所呈递抗原的细胞。选择过程还使受体的MHC限制性与CD4或CD8的表达相协调。但它并不能清除所有可能对自身产生反应的细胞;胸腺发育结束后,还有其他外周免疫耐受机制发挥作用。(ncbi.nlm.nih.gov)
信号转导与研究
受体发生能够触发信号的有效结合后,激酶Lck会磷酸化CD3相关胞质区中的免疫受体酪氨酸活化基序。这些被磷酸化的基序招募ZAP-70,后者通过包括LAT在内的衔接蛋白继续传递信号。下游通路包括钙动员和丝裂原活化蛋白激酶的激活。生化重构实验利用成分明确的蛋白质和模型膜,重现了这一系列过程中的重要步骤。(ncbi.nlm.nih.gov)
受体结合所产生的信号需要与其他信号共同整合。T细胞共刺激有助于决定抗原识别究竟引发有效激活,还是导致包括克隆无能在内的功能性失活。因此,单凭受体结合并不能决定细胞最终的反应。(ncbi.nlm.nih.gov)
TCR库研究利用受体测序、肽–MHC结合测定和计算分析比较,探究免疫识别的特异性。αβ链配对序列分析能够保留仅考察单条链时会丢失的信息。序列相似性可为预测共同的识别特异性提供依据,但要确定受体究竟识别哪一种抗原,实验性的结合测定和功能测定仍然十分重要。(nature.com)