"交叉呈遞"是免疫學(xué)中一個(gè)重要的概念。受到抗原刺激的抗原呈遞細胞(AntigenPresentingCell,APC),主要是樹(shù)突狀細胞(Dendriticcell,DC)能夠將抗原物質(zhì)分解,然后與MHC分子進(jìn)行裝配,最后將該抗原-MHC復合體表達于細胞表面。特定的抗原-MHC復合體能夠與T細胞表面的TCR進(jìn)行相互作用,并配合輔助分子的相互作用達到激活T細胞的目的。其中,MHC-I-抗原復合體能夠激活CD8+T細胞,而HMC-II-抗原復合體能夠激活CD4+T細胞。經(jīng)典的MHC-I抗原呈遞依賴(lài)于胞漿中的抗原,而"交叉呈遞"為MHC-I對胞外抗原的識別提供的路徑。
"交叉呈遞"主要由DC實(shí)現。它能夠介導非DC感染的病原體的呈遞,并激活CD8+T細胞。盡管這一概念十分成熟,然而精細的分子機制卻尚待研究。
目前對于交叉呈遞的機制有兩種假說(shuō):1.液泡通路。該假說(shuō)認為外界的病原體分子通過(guò)內吞的作用進(jìn)入胞內體中,并接受溶酶體蛋白酶切割碎片化,之后抗原物質(zhì)在胞內體中與回收的MHC-I分子進(jìn)行裝配并再次釋放至細胞表面;2.胞內體-胞漿通路。切割后的抗原物質(zhì)通過(guò)膜上的通道從胞內體中釋放至胞漿中,之后被胞漿中的蛋白酶切割碎片化,最終與經(jīng)典的MHC-I通路合流。目前學(xué)者普遍認為第二種假說(shuō)是主要的裝配方式。
對于胞內體-胞漿通路來(lái)說(shuō),最重要的步驟是抗原從胞內體中釋放到胞漿外。之前的研究通過(guò)利用外毒素A抑制"內質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解元件(ERAD)"達到了抑制交叉呈遞的作用,因此,一些重要的此類(lèi)蛋白,包括Sec61與Derlin-1,被認為參與了交叉呈遞的這一關(guān)鍵步驟。然而這一說(shuō)法缺乏直接的證據支持。最近,來(lái)自德國波恩大學(xué)的SvenBurgdorf課題組在《immunity》雜志發(fā)表了最新的研究,證明了Sec61參與了交叉呈遞中抗原從胞內體中向胞漿釋放的關(guān)鍵作用。
首先,作者重復了前人的結果:他們用小鼠BMDC(骨髓來(lái)源的DC)與OVA抗原共同孵育,之后加入外毒素A處理(或不處理),之后將處理過(guò)的DC與OT-I或OT-II進(jìn)行共培養,并檢測后續的T細胞的激活情況(IL-2的表達)。結果顯示,外毒素的處理能夠明顯抑制OT-I的激活,但OT-II的激活并不受影響。這一結果一方面說(shuō)明DC存在交叉呈遞的效應,另一方面了說(shuō)明外毒素的處理特異性抑制了交叉呈遞的過(guò)程。
之后,作者利用電轉的方法將OVA-mRNA與GFP-mRNA轉入BMDC內部進(jìn)行胞內表達。之后將處理過(guò)的DC與OT-I進(jìn)行孵育。結果顯示,電轉后的DC也能夠刺激OT-I的激活,然而這一效應不再能夠被外毒素A所抑制。之后作者通過(guò)流式與WB的結果證明了外毒素A能夠抑制MHC-I-OVA復合體的形成以及胞漿中OVA的量。這一結果說(shuō)明一旦成熟的抗原物質(zhì)進(jìn)入胞漿中,外毒素A的抑制效應就得到了解除。
外毒素A已知能夠抑制多種ERAD的活性,包括Sec61與Derlin-1。首先,作者通過(guò)shRNA的方式敲低了Derlin-1的表達水平,結果顯示這一方法并不能夠抑制交叉呈遞效應。之后,作者將目光轉移到了另外一種蛋白Sec61身上。Sec61具有兩個(gè)成員,Sec61a1與Sec61a2。通過(guò)RT-PCR分析,作者發(fā)現BMDC中Sec61a1的表達量要高于Sec61a2。另外,通過(guò)電轉siRNA的方法將BMDC中Sec61a1的水平降低后作者發(fā)現BMDC交叉呈遞的效應得到了顯著(zhù)的降低。而如果同時(shí)直接在胞漿中導入OVA-mRNA則這一抑制效應得到了解除,另外直接利用OT-I特異性抗原多肽刺激也不會(huì )受到Sec61a1敲低帶來(lái)的負面影響。這說(shuō)明Sec61a1通過(guò)調節抗原從胞內體中的釋放來(lái)達到交叉呈遞的目的。
之后,作者通過(guò)電鏡的手段證明了Sec61a1存在于胞內體膜表面的事實(shí)。
為了進(jìn)一步證明Sec61a1的生理功能。作者通過(guò)噬菌體表面展示技術(shù)篩選到了特異性識別Sec61a1的抗體(scFv片段),并找到了一類(lèi)可以特異性抑制Sec61a1向胞內體募集的scFv。
之后,作者通過(guò)慢病毒轉染的方式向BMDC中導入了該特異性scFv的質(zhì)粒,并重復了以上實(shí)驗。熒光成像結果顯示,該scFv能夠與Sec61a1很好地共定位,同時(shí)該scFv能夠明顯抑制胞漿中OVA的含量以及成熟MHC-I抗原復合體的含量。最終的激活實(shí)驗也表明該scFv能夠抑制交叉呈遞效應。
最后,他們利用TRIF-/-小鼠的DC發(fā)現TRIF蛋白也參與了這一交叉呈遞的過(guò)程。
綜上,作者利用一系列的體外實(shí)驗證明了Sec61a1在介導DC交叉呈遞中的重要作用。