淋巴细胞活化的分子机制.

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1 淋巴细胞活化的分子机制

2 一. 免疫受体信号转导的一般规律 配体的结合 受体交联、聚集、变构 蛋白酪氨酸激酶活化 受体胞浆区磷酸化 下游信号分子募集、活化

3 （一）配体激发的受体交联和聚集 受体交联和聚集的机制： 受体启动信号传导过程的必要条件或充分条件 重复抗原表位（细菌、病毒）
二聚体（PDGF）或三聚体（TNF） 二价分子（生长激素） 单价分子（大部分细胞因子）－－变构

4 （二）蛋白酪氨酸激酶的活化 催化多肽链中酪氨酸残基发生磷酸化的酶类 受体型蛋白酪氨酸激酶 可溶性蛋白酪氨酸激酶

5 （三）受体胞浆区的磷酸化 胞浆区具有蛋白酪氨酸激酶活性的受体发生交叉磷酸化 胞浆区不具有蛋白酪氨酸激酶活性的受体主要被Src家族激酶活化
改变酶活性、提供下游分子结合位点

6 ITAM：大多数免疫受体胞浆区具有YXXL-X(6-8)-YXXL序列，免疫受体活化后，其酪氨酸残基可被细胞内的酪氨酸激酶磷酸化，结合活化性信号分子，是免疫受体酪氨酸活化模块。
ITIM：某些免疫受体胞浆区具有单个排列的YXXL序列，免疫受体活化后，其酪氨酸残基可被细胞内的酪氨酸激酶磷酸化，结合抑制性信号分子，是免疫受体酪氨酸抑制模块。

7 （四）胞浆信号分子的募集 酶、接头蛋白或锚定蛋白

8 二. 信号分子的特殊结构域 50－100aa组成、具有一定的空间结构的蛋白结构域，或称蛋白模块（protein modular）
结合特定的基团或氨基酸序列 在不同信号分子间有高度同源性 常见的结构域：SH2、SH3、PH、PTB、 Death domain

9 （一）结合磷酸化酪氨酸的结构域 SH2结构域：识别Y-XX-Hy，存在于NRTK、PSK、磷脂代谢酶、小G蛋白、接头蛋白、转录因子等
PTB结构域：识别Hy-xNPxY，存在于Shc、IRS-1等

10 （二）结合富含脯胺酸序列的结构域 SH3结构域：PxxP，存在于NRTK、PSK、磷脂代谢酶、小G蛋白、接头蛋白、转录因子等
WW（色胺酸）结构域：PPxY或PPLP基序

11 （三）其他结构域 PH结构域：血小板－白细胞C激酶底物同源区，识别膜磷脂成分及其代谢产物如PIP2、PIP3、IP3等
死亡结构域：涉及死亡结构域蛋白、TNF受体相关蛋白及其它多种信号转导蛋白

12 三. 信号分子的种类 （一）接头蛋白与锚定蛋白 接头蛋白：具有多个结合其它分子的结构如蛋白模块或结合蛋白模块的基团
三. 信号分子的种类 （一）接头蛋白与锚定蛋白 特殊的信号分子，不具有酶活性 接头蛋白：具有多个结合其它分子的结构如蛋白模块或结合蛋白模块的基团 Grb2:SH2、2xSH3 SLP-76（SH2-containing leukocyte protein of 76KDa）:三个酪氨酸磷酸化位点、富含脯胺酸序列、SH2

13 锚定蛋白: 特殊的接头蛋白，通过分子的一段将某一信号途径中密切相关的信号分子定位于近膜区，也称支架蛋白（scaffold protein）。如Shc、IRS-1等.

14 穿膜接头蛋白(含大量酪氨酸) LAT(linker for activation of T cells)主要介导TCR的信号。TCR交联后激活ZAP-70，后者磷酸化LAT的酪氨酸残基，为Grb2、Grap或PLCg提供停泊位点。 TRIM(T-cell receptor-interacting molecule) 可被Src家族PTK激活，能结合Grb2、PI3-K的p85亚基或p43和p95而传递信号。 SIT(SHP2-interacting transmembrane adaptor protein) 被Src家族激酶或Syk激酶酪氨酸磷酸化后可结合SHP2，进而抑制TCR相关的NFAT活化。

15 (二) 蛋白激酶和蛋白磷酸酶 蛋白激酶：将磷酸供体分子如ATP的磷酸基团转移到底物蛋白氨基酸受体的酶类。
蛋白磷酸酶：催化磷酸化蛋白分子的磷酸酯键发生去磷酸化反应的酶类。

16 受体型蛋白酪氨酸激酶：PLC、 abcddd PI3K、GAP、STAT等 非受体型蛋白酪氨酸激酶：
SH1：催化活性结构域 SH2、SH3、PH：分子间相互作用

17 Src家族蛋白酪氨酸激酶 Lck(p56lck): 与CD4/CD8相关，受体交联后，Lck活化并磷酸化CD3z链ITAM的酪氨酸，使ZAP-70能结合该处，ZAP-70进一步传递信号。 Fyn(p59fyn): 与CD3z链相关，Fyn活化后，细胞内Ca2+增加。 Lyn(p53/56lyn): 与Igab和CD19等相关，活化后酪氨酸磷酸化PI-PLCg2、PI-3K、HS-1、Vav等信号传递分子。 Blk(p55blk): 与Igab相关，能传递细胞活化信号。 Fgr：不直接接触受体，活化较迟。

18 Syk/ZAP-70家族： ZAP-70在T、NK细胞表达，可与CD3z链ITAM的磷酸酪氨酸结合并活化，进而磷酸化下游信号分子。 Syk表达于T、B细胞，功能同ZAP-70。 Btk家族 Btk家族包括Btk、Itk、Tec、Txk、Bmx等，它们表达于不同的细胞，为胞浆内PTK，被Src家族成员酪氨酸磷酸化后活化。Btk与B细胞的发育、分化密切相关。

19 受体型蛋白酪氨酸磷酸酶： CD45：I型跨膜蛋白，胞浆区230aa酯酶活性结构域，保守的(I/V)HCxAGxxR(S/T)G基序，催化Src成员C端调节性Y残基、CD3zeta链去磷酸化

20 非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶： 含有SH2的非受体PTP SHP-1：CD22、FcgammaIIB、ZAP70、Fyn、Lyn、NK受体

21 蛋白丝/苏氨酸激酶 蛋白激酶C：Ca离子、磷脂依赖的蛋白丝/苏氨酸激酶
MAPK：ERK、p38MAPK、 JNK，作用于胞浆信号传导通路的终末位置

22 （三）磷脂酶C和磷酸肌醇3激酶 磷脂酶C(phospholipase C, PLC)，包括PLCb和PLCg。PLC以Ca2+依赖的方式水解膜磷脂中磷脂酰肌醇-4,5二磷酸(PIP2)，产生二酰甘油(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)。 PLCg 可被许多免疫受体和接头蛋白活化： 经SLP-76/ZAP70、LAT结合TCR 经LNK和Btk传递BCR的信号。 与活化CD22直接关联并传递信号。 PLCb主要被G蛋白激活，介导相关信号。

23 PI3K： 由催化链、接头链组成，催化磷酸肌醇磷酸化产生PIP3
接头链p85亚基具有SH2、SH3结构域，参与RTP、NRTP、G蛋白偶联受体信号传导，还受Ras、Rac等小G蛋白调控 下游调控PKB、p70S6K、PKC相关激酶等

24 （四）免疫受体信号相关的G蛋白 鸟嘌呤核苷酸调节蛋白或GTP结合蛋白，有GTP酶活性，与之相关的受体称G蛋白偶联受体 G蛋白：a(23种)、b(5种)、g(10种)组成不同的亚型。a有GTP酶活性，g也能结合膜且与b一起介导G蛋白与效应蛋白的相互作用。 G蛋白主要激活磷脂酶(如PLCb)和腺苷酸环化酶(经cAMP调节信号传递)。

25 小G蛋白是一类与Ga同源的20～30kD蛋白，分为Ras(Ras、Ral、Rap等)、Rho(Rho、Rac等)、Rab、Arf、Sar和Ran等6个家族。
小G蛋白结合GDP时无活性，鸟苷酸交换因子(GEF)使它们转向结合GTP而被激活；GAP则水解GTP成GDP，负调节小G蛋白活性。 激活的小G蛋白介导TCR、BCR等受体的信号传导；还能引起肌动蛋白细胞骨架的多聚化，参与细胞形态变化及内吞、内化、分泌、粘附和移动等功能。

26 （五）转录因子 NF-kappaB：发现于B细胞kappa轻链转录调控，受多种蛋白的精细调控
Rel蛋白家族成员组成的同源或异源二聚体，分部最广的是p50/RelA。Rel同源结构域（RHD）存在与其他Rel蛋白、DNA、IkappaB结合区以及核定位序列。 IkappaB磷酸化、泛素化、降解导致NF-kappaB活化、入核

27 NFkB活化模式 多种信号 IKK P50 p65 NFkB
IkB IKK 降解 P50 p65 (NFkB1) (RelA) NFkB 转位入核 核膜 NFkB反应元件 调控基因表达 NFkB活化模式 NFkB(nuclear factor of k chain in B cells) IkB(inhibitor of kB)，IkB激酶(IKK)

28 NFAT： 最早发现于T细胞的核转录因子家族，主要参与钙离子内流有关的膜受体信号传导。
主要的活化方式：钙调磷酸酶催化去磷酸化、核转位、结合DNA

29 四、信号传递途径 (一) IP3/Ca2+途径和DAG/PKC途径：
受体相关的磷脂酰肌醇磷脂酶g2(PI-PLCg2)被PTK磷酸化后激活，水解细胞膜内侧的磷脂酰4,5-二磷酸肌醇(PIP2)成为1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)和1,2-二酰基甘油(DAG)。 1. IP3/Ca2+途径 IP3引起细胞膜和内质网膜上的Ca2+通道开放，胞浆Ca2+显著增加，导致细胞活化。 2. DAG/PKC途径 DAG特异性激活丝/苏氨酸激酶－PKC家族。

30 IP3-Ca2+和DAG-PKC信号传递途径
PI(4,5)P2 信号传 递分子 G蛋白 PLCb PLCg 其它磷脂酶 离子通道 腺苷酸环化酶 磷酸二脂酶等 PI3-K PI DAG Ca PKC Rap1 CAMK Ⅳ/Gr CN Raf-1 Op18 NFkB JNK NFAT NFkB JNK ERK IP3-Ca2+和DAG-PKC信号传递途径

31 Ras信号传递途径 Ras/GTP PKCz PI3-K Rin1 Rlf Nore1 AF6 ? ERK1/2 JNK Rac
Raf MKKK p120GAP MEK SEK p190 NFAT Elk1 ATF2 Jun NFkB SRF Aiolos Ras/GDP Sos,GRP,Vav,NO GAP,NF-1 PI(4,5)P2,ERK,kinases Ca2+,DAG,PMA,Insulin ＋ Ras信号传递途径

32 PI3-K信号传递途径 膜内 PIPs PI3-K PI(3,4)P2 PI(3,4,5)P3 Akt PDK1 PLCg Btk GEFs
失活 Bax GSK3 Bcl-xl p70S6K PKA PKC Grb2 Rac Arf 抑制糖 元合成 防止细 胞凋亡 细胞 增殖 细胞骨 架重组 囊泡间 物质交换 PI3-K信号传递途径

33 MAPK信号传递途径 Ras,应激 Rho?,整合素等 Rac,Cdc42等
Raf-1,A-Raf MEKK MEKK4 TAK1,ASK1 PAK B-Raf, Mos Tpl DLK MLK3 MKKK MEK ? MKK MKK MKK3 MEK MKK MKK6 MKK ERK1 ERK3 ERK5 JNK1,JNK p38a,p38b ERK2 ERK JNK p38g,p38d MAPK P90rsk p70S6K PLA2 Sos,,Raf EGFR NGFR MEF2C c-Jun,ATF2, Elk-1, DPC4, p53, NFAT4, NF-kB MAPKAP kinase, ATF2,Elk-1, Max, Chop,MEF2C NF-kB Elk-1, Sap1a, STATs, Tal, c-Myc, Ets1, NF-IL6, NF-kB c-Jun MAPK信号传递途径

34 五、基因转录的调节 通常需要多个转录因子结合DNA相应元件才能调节基因表达。
活化转录因子的种类和数量决定了靶基因的表达。因此，基因表达是十分复杂的。

35 IL-2基因表达的调控 IL-2 基因 E1/2 E3 E4 mRNA (AUUUA)n IL-2
NFIL-2E NFIL-2C NFIL-2B NFIL-2A TATA-1 IL-2 基因 NFIL-2D CD28RE NRE-A TATA2 NFAT NKkB Nil-2A AP-1 /AP NKkB NFAT NFAT OCT1,2 OCT1, NFAT NFAT E1/2 E3 E4 NFAT CD28RE TATA NFkB OCT-1/2 AP-1 (c-jun,c-fos) AAAAA mRNA AAAAA (AUUUA)n IL-2 IL-2基因表达的调控

36 七、TCR和BCR介导的信号传递

37 TCR/CD3 a b g e d e zz CD4 CD8 CD28 ITAM FcgRⅠ (CD64) Ia Ib2 gg ITIM
FcgRⅡb (CD32b) CD22 a b FceRⅠ CD21 Leu13 CD19 CD81 CR2复合物 BCR/Igab 几种T、B细胞表面标志的结构示意图

38 TCR介导的信号传递 Ag/MHC CD4/CD8 CD80/86 SIT LAT TCR/CD3 TRIM CD28 Lck Fyn
Cbl Fyn Lck PLCg Grb2 Grb2 Itk Crk PI3-K Sos Grb2 Grb2 C3G ZAP-70 PI3-K SHP Sos Cbl SLP76 p43 p95 Grb2 SM激酶 Nck Ras Grb2 Rap1 Vav PAK Ras WASP Rho Rac ceramide Raf TCR内化 抗凋亡 细胞骨架重排 T细胞发育 T细胞 无反应性 细胞骨 架重排 NFkB NFAT AP-1 IL-2基因 TCR介导的信号传递

39 BCR介导的信号传递 抗原 BCR/CD79 A FcgRⅡb Lyn Syk SHP-1 SHIP CD22 下调活化 CD21/CD19
PI3K Shc Btk Cbl PI3K BLNK PLCg Grb2 Crk PLCg Nck Vav Grb2 C3G Vav Sos JNK PLCb Rho Ras STAT BCR介导的信号传递

40 活化信号 BCR交联 FcgⅡb Yp pY Grb2 Yp pY Shc Shc Grb2 Sos SHIP Sos 竞争受抑 Ras
Raf MEK ERK Grb2 Sos SHIP 活化信号 Sos 竞争受抑