信号传导的基本原则
信号转导与传播:细胞表面受体将细胞外信号转导为细胞内信号。这些受体通常是跨膜蛋白,当其结合到相应的配体(如抗原)时,激活受体关联的酶活性,开始信号传递。关键的酶如蛋白激酶通过磷酸化来调控信号的传播和放大。
蛋白激酶与磷酸化:蛋白激酶(如酪氨酸激酶)通过将磷酸基团转移到蛋白质上来调控其活性,而蛋白磷酸酶则通过去除磷酸基团来终止信号。磷酸化不仅激活蛋白质,还为其他信号蛋白提供结合位点。
抗原受体信号传导与淋巴细胞激活
抗原受体的结构与功能:
T细胞受体(TCR):由TCRα和TCRβ链组成,通过CD3复合物(包含γ、δ、ε链)和ζ链进行信号传递。每个链含有一个或多个ITAM(免疫受体酪氨酸活化基序),ITAM是信号传递的关键。
B细胞受体(BCR):由免疫球蛋白的重链和轻链组成,伴随的Igα和Igβ不变链负责信号传递,每条链各包含一个ITAM。
信号传导的初始步骤:
当抗原受体(TCR或BCR)与特定抗原结合后,ITAM被Src家族激酶(如Lck)磷酸化,随后招募并激活ZAP-70(T细胞)或Syk(B细胞)等激酶,启动下游信号通路。
协同刺激和抑制信号在T和B细胞中的作用
协同刺激信号:
T细胞:CD28是主要的协同刺激受体,与抗原呈递细胞(APC)上的B7分子(CD80/CD86)结合,增强TCR的信号。
B细胞:CD40与其配体(CD40L)结合,增强BCR的信号传导。
抑制信号:
T细胞:CTLA-4和PD-1是主要的抑制受体,分别与B7和PD-L1/PD-L2结合,减少T细胞激活,防止过度免疫反应。
淋巴细胞受体信号传导的分子机制
ITAM基序与信号传导:
ITAM是抗原受体信号的核心元件。其被Src家族激酶磷酸化后,形成结合位点,招募双SH2结构域蛋白如ZAP-70(T细胞)和Syk(B细胞),这些蛋白再进一步激活适配器蛋白(如LAT和SLP-76),启动多条下游信号通路。
多蛋白信号复合体的形成:
激活的受体通过适配器蛋白(如LAT、SLP-76)和酶(如PI3K)在膜上形成多蛋白复合体。这些复合体是信号传递和放大的重要调控点。
下游信号通路及其结果
信号通路分支:
PLC-γ途径:产生第二信使(如IP3和DAG),激活钙信号和蛋白激酶C(PKC)途径,最终引发转录因子NFAT、AP-1和NFκB的活化。
PI3K-Akt途径:通过PIP3招募并激活Akt,促进细胞代谢活动和存活。
Vav途径:Vav蛋白激活小G蛋白(如Rac和Rho),导致细胞骨架重组和细胞移动。
ADAP途径:增强整合素的黏附性和聚集,有助于T细胞的激活和免疫反应。
信号终止与调控
信号的终止机制:
去磷酸化:蛋白磷酸酶(如SHP)通过去除磷酸基团关闭信号。
泛素化降解:蛋白质可通过泛素化标记后降解,特别是K48连接的多聚泛素链导致蛋白质在蛋白酶体中降解,终止信号传递。
临床应用
CAR-T细胞疗法:通过工程改造T细胞,使其表达嵌合抗原受体(CAR),用于治疗B细胞淋巴瘤等癌症。
Janeways Immunobiology (Kenneth Murphy, Casey Weaver, Leslie Berg