Разновидности рецепторов и клеточные субпопуляции
Для Т-лимфоцитов характерно строгое правило одного рецептора: каждая клетка несет на своей мембране только один тип антигенраспознающего димера — либо $\alpha\beta$, либо $\gamma\delta$.
- $\alpha\beta$TCR. Является основным типом рецептора. Лимфоциты, обладающие таким TCR, составляют более 95% от общего пула Т-клеток. Они свободно циркулируют в крови и лимфе, а также локализуются во вторичных лимфоидных органах.
- $\gamma\delta$TCR. Вторая разновидность рецептора, открытая к концу 1980-х годов. Это минорная субпопуляция, составляющая всего 1–3%. Однако $\gamma\delta$ Т-клетки обладают выраженным тропизмом к барьерным тканям. Например, в слизистой оболочке кишечника их содержание может достигать 20–30% от всех местных Т-лимфоцитов.
Молекулярная организация распознающих димеров
Антигенраспознающая часть рецептора принадлежит к суперсемейству иммуноглобулинов. Тем не менее, молекула TCR устроена значительно проще классических антител и имеет больше сходства с легкими (L) цепями иммуноглобулинов. В норме растворимые формы TCR не образуются — это исключительно мембранные белки.
Каждая из двух полипептидных цепей в димере имеет молекулярную массу 40–60 кДа и состоит из следующих участков:
- Короткий цитоплазматический участок (3–5 аминокислотных остатков).
- Трансмембранный участок (10–12 остатков).
- Внеклеточные домены (содержат 87–113 аминокислот). В каждой цепи их два — константный (C-домен, расположен ближе к мембране) и вариабельный (V-домен, дистальный). Оба домена образованы $\beta$-слоями и имеют по одному участку гликозилирования.
Полипептидные цепи соединены друг с другом дисульфидной связью в шарнирном участке над мембраной. Дополнительную прочность комплексу придают электростатические силы: трансмембранные фрагменты цепей несут противоположные заряды.
Особенности распознавания Взаимодействие с антигеном происходит в области V-доменов, которые включают 4 относительно стабильных каркасных участка и 3 гипервариабельных участка (CDR). Гипервариабельные участки обеих цепей совместно формируют антигенсвязывающую полость. Механизм распознавания строго распределен: наиболее изменчивый CDR3 контактирует непосредственно с антигенным пептидом, тогда как CDR1 и CDR2 связываются с прилежащими участками молекулы MHC.
Сигнальный аппарат: комплекс CD3 и $\zeta$-цепи
Поскольку внутриклеточные хвосты $\alpha\beta$ и $\gamma\delta$ димеров слишком коротки, они не могут передавать сигнал внутрь клетки. За эту функцию отвечает нековалентно связанный с ними комплекс CD3, который состоит из полипептидных цепей $\gamma$, $\delta$ и $\varepsilon$.
В центре рецепторного комплекса находится димер $\zeta$-цепей (сейчас его выделяют в отдельный маркер CD247). $\zeta$-цепь уникальна по своей структуре:
- Она не принадлежит к суперсемейству иммуноглобулинов и не имеет участков гликозилирования.
- Из 143 аминокислот цепи подавляющее большинство (112 остатков) формируют длинный внутриклеточный хвост.
В цитоплазматической части цепей CD3 находится по одному мотиву активации ITAM, а в каждой $\zeta$-цепи — сразу по три таких мотива. Именно к этим участкам примыкают ключевые внутриклеточные тирозинкиназы: фермент Fyn ассоциирован с CD3, а киназа ZAP-70 передает сигнал от $\zeta$-димера.
Корецепторы CD4 и CD8
Для полноценной активации лимфоцита одного TCR недостаточно. В распознавании комплекса «антиген+MHC» обязательно участвуют корецепторы, которые повышают сродство рецепторного аппарата к лиганду примерно в 100 раз. Их цитоплазматические участки связаны с киназой Lck.
Корецепторы работают по жесткому правилу рестрикции (ограничения):
- CD8 (димерная молекула) экспрессируется на цитотоксических Т-лимфоцитах и взаимодействует только с молекулами MHC-I.
- CD4 (мономер из 4 доменов) является маркером Т-хелперов и связывается только с MHC-II.
Клинический факт: наружный домен V1 корецептора CD4 не только отвечает за взаимодействие с MHC-II, но и является главной мишенью для вируса ВИЧ-1, предоставляя ему рецепторный сайт (аминокислотные остатки 31–57 и 81–94) для проникновения в клетку.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие функции выполняют корецепторы CD4 и CD8 при активации Т-лимфоцита?
Корецепторы CD4 и CD8 участвуют в распознавании комплекса «антигенный пептид + молекула MHC» совместно с основным Т-клеточным рецептором. Они выполняют следующие функции:
- Повышение аффинности — увеличивают сродство рецепторного комплекса к антигенному комплексу в 100 раз за счет дополнительного связывания с молекулами MHC (CD4 связывается с MHC-II, а CD8 — с MHC-I).
- Передача сигнала — их цитоплазматические хвосты ассоциированы с внутриклеточной тирозинкиназой Lck, необходимой для активации.
- Формирование синапса — CD4 формирует нековалентную связь с TCR и «втягивает» рецептор в липидный рафт, обеспечивая его включение в состав иммунного синапса.
Какие внутриклеточные сигнальные пути активируются после фосфорилирования ITAM-мотивов Т-клеточного рецептора?
После фосфорилирования ITAM-мотивов с ними связывается и активируется тирозинкиназа ZAP-70, которая фосфорилирует адаптерный белок LAT. Фосфорилированный LAT связывает сигнальные молекулы, включая SLP-76, Grb2, Vav, PLCγ1 и PI3K.
В результате активируются следующие звенья сигнального каскада:
- Кальциневриновый путь — IP3 способствует высвобождению Ca2+ из эндоплазматического ретикулума; Ca2+ активирует кальциневрин, который дефосфорилирует NF-AT и обеспечивает его транслокацию в ядро.
- Путь PLCγ1 — в сигнальный каскад вовлекается фосфолипаза Cγ1.
- Путь PI3K — в сигнальный каскад вовлекается фосфоинозитид-3-киназа.
Активируются транскрипционные факторы NF-κB, AP-1 и NFAT, что сопровождается экспрессией генов, необходимых для пролиферации и дифференцировки, включая IL-2 и CD25.
Какие гены кодируют альфа- и бета-цепи Т-клеточного рецептора и на каких хромосомах они расположены?
Альфа- и бета-цепи Т-клеточного рецептора кодируются сегментированными локусами, расположенными на разных хромосомах.
- Ген альфа-цепи (TRAV) — расположен на хромосоме 14 (участок 14q). Локус содержит генные сегменты L, V, D, J и C (а также включает гены дельта-цепи).
- Ген бета-цепи (TRBV) — расположен на хромосоме 7 (участок 7q). Локус содержит генные сегменты L, V, D, J и C.
Какие ферменты осуществляют процесс V(D)J-рекомбинации при созревании Т-клеточного рецептора?
В процесс V(D)J-рекомбинации при созревании Т-клеточного рецептора входят следующие компоненты:
- RAG-1 и RAG-2 — рекомбиназы, образующие активный комплекс, который связывается с ДНК и осуществляет разрыв на границе генных сегментов.
- Эндонуклеаза — вносит асимметричный однонитевой разрыв в образовавшуюся ДНК-«шпильку».
- Терминальная дезоксинуклеотидилтрансфераза (TdT) — осуществляет нематричный синтез олигодезоксинуклеотидов.
- ДНК-зависимая протеинкиназа.
- ДНК-лигаза IV.
Также в составе комплекса участвуют гетеродимеры HMG1/2 и Ku70/Ku80.
Правило рестрикции легко запомнить математически: произведение цифр корецептора и класса MHC всегда должно равняться восьми. CD4 взаимодействует с MHC-II (4 × 2 = 8), а CD8 взаимодействует с MHC-I (8 × 1 = 8).
Вопросы с занятий и экзамена
Участвует ли комплекс CD3 в распознавании антигена?
Нет, молекулы CD3 не способны распознавать антигены. Их единственная, но критически важная функция — передача химического сигнала внутрь лимфоцита после того, как TCR связался с лигандом.
Где происходит сборка Т-клеточного рецептора?
Сборка стартует в эндоплазматическом ретикулуме, где формируется тетрамер CD3 и присоединяется антигенспецифический димер. Затем комплекс проходит гликозилирование в аппарате Гольджи и транслоцируется на мембрану.
Может ли комплекс CD3 экспрессироваться на мембране без TCR?
Это клинически невозможно. Без включения антигенспецифического димера ($\alpha\beta$ или $\gamma\delta$) свободный комплекс CD3 деградирует либо остается запертым в цитоплазме клетки.
Что ещё разобрать по теме
- Пространственные модели четвертичной структуры TCR-CD3
- Механизм взаимодействия $\beta$-цепей с суперантигенами
- Генетическое разнообразие семейств V-доменов TCR
- Особенности строения $\zeta$-димера у Т-клеток слизистых оболочек
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Т-клеточный рецептор» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Адаптивный иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.