6-通过免疫系统受体的信号传导
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免疫系统中细胞信号转导我们的免疫系统是一种非常复杂的生物学系统,它能够保护我们不受许多病原体的侵袭。
免疫系统包括多种不同类型的细胞,它们协同工作,以便检测并消灭外来生物。
其中一种选择性杀死病原体的方式是中心细胞杀伤。
本文将讨论免疫系统中涉及的细胞信号转导。
免疫系统中的细胞信号转导是指免疫信号分子与细胞表面受体结合,并通过一系列内部信号转导路径传递信号。
这些信号将启动免疫细胞的功能。
该系统涉及多种类型的细胞信号转导,包括细胞因子、免疫球蛋白、T细胞受体等。
细胞因子细胞因子是一组免疫信号分子,它们在免疫系统中发挥重要作用。
它们主要由活动的免疫细胞分泌,如T细胞、B细胞和巨噬细胞等。
它们具有广泛的生物学活性和多种生理功能。
它们的功能包括促进和抑制免疫细胞增殖和分化、调节免疫细胞活性和死亡、吸引和激活免疫细胞等。
细胞因子的作用是通过与细胞膜表面上的细胞因子受体结合并启动内部信号转导来实现的。
这些受体分为两类:细胞外受体和胞内受体。
细胞外受体与细胞外信号分子结合,并通过转导信号到胞内来启动细胞反应。
胞内受体则直接与胞内信号分子反应,在细胞内部发挥生物学作用。
免疫球蛋白另一种在免疫系统中重要的信号分子是免疫球蛋白。
免疫球蛋白是一种高度多样化的蛋白质,它们能够识别并结合病原体的外膜抗原。
这种多样性是通过非常复杂的基因重组程序来实现的。
当免疫球蛋白与相应的抗原结合时,会激活B细胞的信号转导路径,并启动内部信号转导。
这种信号传递会导致B细胞增殖、分化为抗体分泌细胞,并调节免疫反应的强度和类型。
T细胞受体T细胞受体是一种位于T细胞表面的膜蛋白质。
它们是一种用来识别细胞抗原的受体。
当T细胞受体与给定抗原结合时,会激活T细胞,并启动内部信号转导。
T细胞受体信号转导是一个复杂的过程,包括多种不同的分子和途径。
这些包括磷酸化、蛋白激酶激活、蛋白质酶分解、转录因子激活等。
总之,免疫系统中的细胞信号转导是一个非常复杂的生物学系统。
白介素IL-6信号转导及其通路研究概述细胞因子是一类参与免疫系统的细胞之间通信的蛋白质,除此Z外,许多细胞因子在免疫系统Z外也具有调节功能。
1986年白介素IL-6作为B细胞刺激因子被KiShimoto组分子克隆。
IL-6 在免疫系统外的活性还有肝细胞刺激因子和骨髓细胞分化诱导蛋白。
白介素IL-6含有184个氨基酸,属于糖基化蛋白质。
IL-6可以由多种类型细胞合成和分泌,包括单核细胞、T细胞、成纤维细胞和内皮细胞。
IL-6结合受体有两种,一种是特异性受体IL-6R (80kDa I型跨膜蛋白),另一种是gpl30,是IL-6家族细胞因子的所有成员的常见受体亚单位。
gpl30可以在所有细胞表达,但IL-6R的表达受到更多的限制,主要发现于肝细胞、嗜屮性粒细胞、单核细胞和CD4+ T细胞。
白介素IL-6受体gpl30的二聚化会导致两种细胞内信号通路的启动:经典信号通路和反式信号通路(见下文)。
白介素IL-6 的受体IL-6R可以在细胞膜经过蛋白质水解,形成可溶性的IL-6R (SlL-6R),在人类中,也可以在翻译阶段进行剪接∏)RNA,进而产生sIL-6Ro在经典信号通路屮,IL-6与膜上的IL-6R结合,随后与结合在细胞膜上的gpl30结合,启动细胞内信号传导。
在IL- 6反式信号通路中,IL-6与sIL-6R结合,IL-6和sIL~6R的复合物与细胞膜结合的gpl30结合,从而引发细胞内信号。
白介素IL-6是最重要的炎症细胞因子之一。
IL-6在通过膜结合和可溶性受体的信号传导屮是独特的。
有趣的是,这两种途径的生物学后果有很大差异,通过膜结合受体的经典IL-6信号通路主要是再生和保护性的,可溶性IL-6R的IL-6反式信号通路是促炎症的。
响应于受体激活的IL-6的细胞内信号传导是通过STAT 依赖和STAT独立的信号模块,其由复杂的调节网络调节。
IL-6的复杂生物学对该细胞因子的治疗靶向具有影响。
免疫学中的免疫受体及其信号传导免疫系统是一个复杂的生物学系统,它可以识别并回应由外部敌人如病原体和肿瘤引起的攻击。
在此过程中,免疫细胞会利用一系列免疫受体来识别外来抗原和自身抗原,然后通过信号传导通路来转化信号、诱导背景调节、活化细胞、启动细胞周期和调控细胞死亡等一系列免疫应答。
免疫受体是免疫系统的关键组成部分。
它们可分为两类:B细胞抗体受体和T细胞受体。
这两类受体都是膜上的复合物,由多个不同的蛋白质分子组成。
B细胞抗体受体是单体的,每个分子都由两链重链和两链轻链组成。
T细胞受体是二聚体,每个分子由一个α链和一个β链组成。
除了免疫受体外,还有其他一些免疫分子可参与到免疫反应中,如共刺激分子、细胞黏附分子和趋化因子等。
免疫受体的信号传导起始于抗原结合事件。
通过抗原识别,免疫受体可以识别外来抗原和自身抗原,并激活信号传导通路。
当免疫受体与抗原相结合时,受体内部的一个或多个单位被活化。
活化单位一般是一种名为免疫受体酪氨酸激酶(ITAM)的多肽序列。
活化 ITAM 单位导致磷酸化和活化 Syk 酪氨酸激酶。
激活后的 Syk 可继续磷酸化和激活其他底物,并触发一系列下游信号传导事件。
免疫受体信号传导涉及到许多分子、通路和调节机制,包括蛋白质激酶、磷酸酯酶、蛋白质激活因子、信号分支点等。
其中一个重要的传导通路是 PI3K/Akt 通路。
当T细胞激活时,免疫受体与 Cox 组织因子相结合,激活 PI3K。
激活 PI3K 后,它会磷酸化PIP2,生成 PIP3。
PIP3和 Akt 之间的结合导致 Akt位置的激酶活性增加,激活一系列下游效应器,如 mTOR、GSK-3、FoxO 等。
除此之外,免疫受体信号传导还涉及一些调节机制,如负反馈。
负反馈可以调节信号传导并维持免疫系统的平衡状态。
一个典型的例子是免疫受体激活时组成该受体的与 ITAM 关联的保守蛋白CSK的激活。
CSK可以抗抗体/抗原复合物或免疫受体的激活,并抑制下游效应器。
免疫学中的重要信号通路研究免疫细胞间的相互作用与信号传导免疫系统是机体对抗外来入侵的关键机制之一,它通过免疫细胞之间的相互作用和信号传导来保护机体免受感染和疾病的侵袭。
在免疫学领域,研究免疫细胞间的信号通路对于揭示免疫反应的机制以及研发新型治疗方法具有重要的意义。
一、免疫细胞间的相互作用免疫系统中的免疫细胞包括T细胞、B细胞、巨噬细胞等,它们在机体免疫应答中发挥着重要的作用。
在免疫反应中,免疫细胞之间通过细胞表面的受体和配体进行相互作用,从而引发一系列的信号传导过程。
例如,T细胞通过与抗原递呈细胞表面的MHC分子结合,激活T 细胞受体(TCR)上的信号通路,从而诱导T细胞的激活和增殖。
B 细胞则通过其表面的B细胞受体(BCR)与抗原结合,触发B细胞的激活和抗体产生。
此外,巨噬细胞作为免疫系统中的重要成员,具有吞噬和杀伤微生物的能力。
巨噬细胞可以通过与病原体表面的识别受体相互作用,从而诱导吞噬和杀伤信号的传导,参与免疫防御过程。
二、重要的信号通路研究在免疫细胞间的相互作用过程中,信号通路的激活和传导是非常关键的。
免疫学研究人员致力于揭示免疫细胞间的重要信号通路,并研究其在免疫应答中的作用。
一种重要的信号通路是T细胞受体信号通路,它通过TCR上的信号传导分子激活多种信号转导通路,如PKC、MAPK和NF-κB等。
这些信号通路的激活进一步触发细胞增殖、分化和分泌等免疫反应的过程。
在B细胞中,B细胞受体信号通路也是研究的热点之一。
B细胞通过BCR的激活和信号传导,刺激抗体的产生和分泌,参与机体的免疫应答。
除此之外,免疫细胞间的信号通路还包括细胞凋亡、细胞周期调控等重要途径。
这些信号通路在免疫细胞的功能调节和免疫应答中起到重要的调控作用。
三、信号传导的调控机制在免疫细胞间的信号传导过程中,存在着多种调控机制,确保信号的准确和及时传递。
一方面,信号传导通路中的负调控因子发挥重要作用。
例如,CTLA-4和PD-1等负调控因子在T细胞活化过程中起到负向调节作用,限制免疫应答的程度。
免疫细胞的信号传导机制是指免疫细胞通过细胞间通讯传递信号来调节免疫系统的反应。
免疫系统是人体内主要负责防御外界病原菌侵入的防线,因此是非常重要和复杂的。
免疫细胞包括T细胞、B细胞和各种巨噬细胞,它们与环境的接触引起一系列细胞反应,包括细胞表面受体的活化和信号转导通路的激活。
免疫细胞表面的受体是固定在细胞膜上的,包括免疫球蛋白、T细胞受体、细胞因子受体和其他的膜结构等。
这些受体的主要作用是接受来自外界的信号,以及与细胞本身其他成分的相互作用。
当免疫细胞表面受体与其配体发生结合,会触发复杂的信号传导通路。
信号传导的第一步是激活受体本身。
一些细胞表面受体的激活是通过自身酶活性来完成的,例如一些酪氨酸激酶受体,它们的活化是通过在其所在的细胞膜内的酪氨酸激酶活性来完成的。
激活细胞表面受体后,接下来的信号传导步骤包括活化多个中间因子。
这些中间因子包括各种酶、转录因子、细胞信号蛋白等。
信号传导途径还会涉及不同的信号分子,例如在细胞内外产生的化学物质。
在信号传递过程中,一些蛋白质扮演着特殊的调节作用。
例如,抑制因子通常可以抑制某些信号通路中的关键分子酶或转录因子。
磷酸化和去磷酸化也是信号传递过程中的重要方式。
通过加入或去除磷酸,可以改变蛋白质的结构和活性,从而影响其在信号通路中的角色。
免疫细胞信号传导通路的激活会引起一系列免疫反应,包括溶酶体释放、白细胞浸润、抗体生成以及促炎性和抗炎性细胞因子产生等。
其中溶酶体释放和白细胞浸润是多样化的,包括破坏细胞壁、杀死肿瘤细胞、吞噬细胞等。
抗体生成是一种针对特定抗原的高效防御机制,可以通过B细胞识别并产生抗体。
而抗炎性和促炎性细胞因子的产生是平衡机体对外界刺激的保护性反应。
总之,不仅是人体防御机制的核心,还是人类免疫学研究的焦点。
对其深入研究有助于揭示人体免疫系统的原理,并提供治疗和预防感染和疾病的新思路。
免疫系统中的抗原识别与信号传导在人体免疫系统中,抗原识别与信号传导是两个非常关键的过程。
免疫系统有一个非常重要的功能,就是保护机体免受各种病原体以及其他有害物质的侵袭。
那么在这个过程中,免疫系统是如何完成抗原识别和信号传导的呢?1. 抗原识别在免疫系统中,抗原是指刺激免疫反应的物质,可以是病原体的组成成分或是其他外源性或内源性物质。
免疫系统需要识别一个抗原才能针对其进行免疫反应。
免疫系统中的两种主要免疫细胞——B细胞和T细胞,都能够识别不同种类的抗原。
B细胞的抗原识别主要通过B细胞受体(BCR)完成。
BCR是B细胞表面的一种膜受体,由两个重链和两个轻链组成。
BCR的重链和轻链上都有一个可变区(V区)和一个不可变区(C区)。
在每个B细胞上,V区的结构都是不同的,这就使得每个B细胞都能识别一种特定的抗原。
当抗原结构与BCR上的V区结构匹配时,B细胞就会受到激活,并开始进行免疫反应。
T细胞的抗原识别则与B细胞稍微不同。
T细胞不直接识别抗原,而是通过一个专门识别抗原的受体——T细胞受体(TCR)来实现。
TCR也是一种膜受体,由一对α和β链组成。
与BCR不同的是,TCR的V区结构是由外部的抗原呈现细胞上的主要组织相容性复合体(MHC)分子所呈现的。
这个过程叫做MHC限制性抗原呈递。
也就是说,当抗原被细胞内的MHC分子呈递后,与其结合的TCR就会被激活,从而诱导T细胞进行免疫反应。
2. 信号传导抗原被识别后,免疫系统就需要进行信号传导,来启动与加强免疫反应。
这个过程涉及到一系列的信号分子、细胞因子以及受体。
B细胞的信号传导主要包括两个阶段:第一阶段是BCR的跨膜信号转导,它通过激活内部酪氨酸激酶和蛋白酪氨酸磷酸酶来启动;第二阶段则是T依赖性激活,这过程需要与T细胞上的CD4+干细胞(helper T细胞)互动。
这个互动是通过B细胞表面的一种受体——CD40,和helper T细胞表面的另一种受体——CD40L来实现的。
信号传导转录激活因子6简介信号传导转录激活因子6(Signal Transducer and Activator of Transcription 6,STAT6)是一种转录因子,属于STAT家族。
STAT家族成员在细胞信号传导中起着重要的调控作用。
STAT6在免疫系统、炎症反应以及肿瘤发生中发挥着关键的功能。
本文将详细探讨STAT6的结构、功能及其在不同生物过程中的作用。
结构STAT6蛋白由852个氨基酸组成,含有6个功能区域:N-末端结构域、共享信号传导域、STAT活性调控域、DNA结合域、STAT互作域和C-末端转录激活域。
N-末端结构域N-末端结构域是STAT6蛋白的起始区域,含有多个位点可以被磷酸化,从而激活STAT6。
这些位点包括酪氨酸残基和丝氨酸残基。
共享信号传导域共享信号传导域是STAT家族中各个成员共有的结构域,它可以与其他信号分子相互作用,参与信号传导过程。
STAT活性调控域STAT活性调控域包含了多个功能区域,可以调控STAT蛋白的活性。
这些功能区域包括SH2结构域、磷酸化相关结构域和转录调控结构域。
DNA结合域DNA结合域是STAT6蛋白的关键部分,它使STAT6能够与DNA结合,并通过与特定DNA序列的结合来调控基因的转录。
STAT互作域STAT互作域是STAT6蛋白与其他蛋白相互作用的区域,这些相互作用可以影响STAT6的活性和功能。
C-末端转录激活域C-末端转录激活域是STAT6蛋白的末端区域,它可以与其他转录因子相互作用,从而调控基因的转录。
功能STAT6在免疫系统中发挥着重要的调控作用。
当细胞受到外界刺激,如细胞因子IL-4的作用,STAT6被磷酸化,从而激活。
激活的STAT6进入细胞核,与DNA结合,调控特定基因的转录。
免疫系统中的作用在免疫系统中,STAT6参与调控T细胞的分化和功能。
IL-4可以激活STAT6,促使Th2细胞的分化和增殖。
Th2细胞是一种重要的免疫细胞,它产生多种细胞因子,参与过敏反应和抗寄生虫感染。
免疫系统中信号转导通路与细胞因子交互作用机制解析引言:免疫系统是人体内一种复杂且精确的防御系统,它能够识别并排除外来的病原体,同时保护人体免受感染和疾病的侵害。
免疫系统的正常功能依赖于信号转导通路和细胞因子的交互作用机制。
在本文中,我们将探讨免疫系统中信号转导通路与细胞因子的相互作用机制,以及其在维持免疫平衡和抗病毒反应中的作用。
一、信号转导通路的概述信号转导通路是一系列的分子事件,它们将外界信号转化为细胞内信号,并最终调控细胞的生物学功能。
免疫系统中的信号转导通路可以被分为两类:细胞表面受体介导的信号转导通路和细胞内受体介导的信号转导通路。
1. 细胞表面受体介导的信号转导通路细胞表面的受体负责识别外界的信号,如病原体的表面分子。
正常情况下,这些受体通过与其配体结合来激活信号转导通路,促使免疫细胞发挥其功能。
免疫系统中典型的细胞表面受体包括T细胞受体(TCR)、B细胞受体(BCR)等。
这些受体介导的信号转导通路可以通过激活蛋白激酶、次级信号分子和转录因子等分子事件来调节免疫反应。
2. 细胞内受体介导的信号转导通路细胞内受体主要存在于免疫细胞的胞浆或细胞核中,它们可以被病原体或外界因子直接识别和结合。
细胞内受体的激活会引发一系列信号转导通路的级联反应,进而调节免疫细胞的基因表达和功能。
免疫系统中典型的细胞内受体包括Toll样受体(TLR)、RIG-I样受体(RLR)等。
这些受体介导的信号转导通路主要通过激活转录因子如NF-κB、STAT等来调控炎症反应和抗病毒反应。
二、细胞因子的概述细胞因子是一类分泌性的小分子或蛋白质,在免疫系统中起着重要的调控作用。
细胞因子可以通过自分泌或细胞间的相互作用传递信号,进而调节免疫细胞的功能。
根据其作用的方式不同,细胞因子可以被分为炎症因子、生长因子、淋巴因子等多个类别。
1. 炎症因子炎症因子是一类由免疫细胞产生的细胞因子,其在炎症反应中起到重要的调节作用。
炎症因子可以激活免疫细胞,促使其释放更多的炎症介质,如肿瘤坏死因子(TNF)、白细胞介素(IL)等。
免疫学与免疫通道的信号传导免疫学作为生物学的一个重要分支,研究机体对抗疾病和维持健康的免疫反应过程。
在机体内,免疫系统通过一系列复杂的信号传导通路来进行免疫应答,包括外界病原体的识别、抗原处理、T细胞、B细胞的激活等。
这些信号传导通路构成了免疫通道,对于维持机体的免疫功能至关重要。
免疫系统如何通过信号传导来实现免疫应答呢?现有的研究表明,免疫系统主要依赖于多种信号通道来进行信息的传递和调控。
其中,最具代表性的免疫通道是T细胞受体(TCR)和B细胞受体(BCR)信号通道。
在免疫通道的信号传导中,首先是外界病原体与抗原的识别。
当机体受到外界病原体的入侵时,免疫系统会通过识别病原体表面的特定抗原来启动免疫应答。
对于T细胞来说,它们的TCR能够识别并结合抗原,在这一过程中,TCR会与MHC分子结合,从而启动信号传导。
而对于B细胞,BCR能够直接识别并结合抗原,BCR与抗原结合后,会引发一系列信号传导,从而激发B细胞的免疫应答。
除了TCR和BCR信号通道外,还存在着多种其他的信号传导通路。
比如,通过T细胞上的共刺激分子与抗原递呈细胞上的共刺激分子的相互作用,可以进一步增强T细胞的活化和免疫应答。
此外,细胞间的细胞因子网络也可以通过信号传导来调节免疫应答。
细胞因子是一类由多种免疫细胞产生的可溶性蛋白质,它们能够通过结合目标细胞上的受体来传递信号。
例如,IL-2是T细胞活化的重要细胞因子,通过结合T细胞上的IL-2受体来传递信号,从而促进T细胞的增殖和存活。
在免疫通道的信号传导过程中,还存在负调控的机制,以确保免疫应答的适度和平衡。
比如,CTLA-4是一种T细胞表面的抑制分子,它与B7分子的结合可以抑制T细胞的活化。
CTLA-4通过竞争性地与刺激分子B7结合,降低了刺激信号的传导,从而抑制了T细胞的活化。
另外,PD-1/PD-L1通路也是一种重要的免疫负调控机制,在某些疾病中的过度激活说明它的重要性。
综上所述,免疫学与免疫通道的信号传导密不可分。
白介素6化学发光
白介素6(IL-6)是一种重要的细胞因子,它在免疫系统、炎症反应和感染过程中发挥着关键作用。
除了其免疫调节功能外,最近的研究表明,IL-6还可以参与细胞增殖、分化和凋亡等多种生物学过程。
更令人惊讶的是,IL-6还能引发化学发光反应,即白介素6化学发光。
白介素6化学发光是一种在实验室中常用的生物发光技术,通常用于检测IL-6的含量和活性。
这种发光原理基于IL-6与受体结合后激活下游信号通路,最终导致荧光素底物发光。
通过测量发光强度,可以间接地反映IL-6的表达水平和生物学活性。
IL-6的化学发光检测方法具有灵敏度高、特异性好、操作简便等优点,因此被广泛应用于生物医学研究领域。
比如,在炎症性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤等疾病的诊断和治疗过程中,IL-6的检测都具有重要意义。
通过检测IL-6的化学发光信号,可以帮助医生及时了解疾病的进展情况,指导临床治疗方案的制定。
除了在医学领域的应用外,白介素6化学发光技术还被广泛应用于生物学研究中。
科研人员可以利用这一技术研究IL-6在细胞信号传导、免疫应答等生物学过程中的作用机制,为相关疾病的治疗提供理论基础。
同时,通过对IL-6的化学发光信号进行定量分析,还可以探索新的药物靶点、筛选潜在的药物分子,从而推动新药研发的进程。
总的来说,白介素6化学发光作为一种重要的生物发光技术,不仅在医学诊断、治疗中发挥着重要作用,也为生物学研究提供了有力的工具。
随着科学技术的不断进步和发展,相信白介素6化学发光技术将会有更广泛的应用前景,为人类健康和生命科学领域带来更多的突破和进步。
第三部分成熟淋巴细胞受体库的发育第六章免疫系统受体介导的信号转导跨膜信号转导的基本原理抗原受体的结构和信号转导通路参与淋巴细胞作用的其他信号通路第七章淋巴细胞的发育和生存骨髓和胸腺中淋巴细胞的产生抗原受体基因片段的重排调控淋巴细胞的发育与自身抗原的作用可选择一些淋巴细胞存活并清除其余的细胞周围淋巴组织中淋巴细胞的生存和成熟第六章免疫系统受体介导的信号转导细胞通过多种细胞表面受体与周围环境进行交流,这些细胞表面受体可识别并与胞外环境中存在的分子结合。
T淋巴细胞和B淋巴细胞的主要功能是对抗原产生应答,所以抗原受体就显得尤为重要,研究得也最为透彻。
抗原与这些受体结合后会产生胞信号,改变细胞的行为,其机制将是本章讨论的主要容。
由于在正常淋巴细胞类群中抗原受体存在着多样性,因此我们了解的有关淋巴细胞胞信号转导的大多数信息来源于肿瘤性的淋巴样细胞系,用相应的受体抗体刺激这些细胞的抗原受体时,细胞可以活化。
然而,越来越多的信息来源于对转基因动物正常细胞的研究,这些转基因动物的B细胞或T细胞上只表达单一类型的抗原受体。
当成熟的初始淋巴细胞与其特异性抗原结合后,就可以活化并进行克隆扩增,进而分化为功能性效应细胞,由此我们可以推测其中的信号转导通路。
此外,我们也会根据细胞发育的阶段以及配体的性质,来探究抗原受体和其他淋巴细胞受体所转导的信号是如何导致其他应答的,如细胞失活或死亡。
B淋巴细胞和T淋巴细胞的抗原受体是以多蛋白复合物的形式存在于细胞表面。
它们由克隆分布的可变抗原结合链与具有信号转导功能的恒定附属链共同构成。
B细胞抗原受体和T细胞抗原受体由不同的蛋白组成并具有不同的识别特性,这些已在第三章和第四章介绍过了。
然而,当B细胞受体和T细胞受体与其相应配体结合后,由受体介导的胞信号转导通路却非常相似。
并且这些胞信号都可传至细胞核、改变基因的表达,由此引发淋巴细胞的应答。
本章我们将首先讨论一些细胞信号转导的基本原理,并介绍涉及胞信号转导通路的共同机制,重点介绍抗原受体的信号转导通路。
本章的第二部分,我们将概述从抗原受体到细胞核的信号转导通路,并讨论当这些受体同时接受来自其他受体的信号时,这些信号转导通路是如何被增强或抑制的。
本章的第三部分和最后一部分将讨论在不同时间由不同受体介导的其他信号是如何影响淋巴细胞和其他免疫系统细胞的发育、生存和应答的。
所有对外界刺激可以产生应答的细胞都会面临这样的挑战:就是如何使细胞外表面受体所识别的刺激信号能够在细胞引起变化。
受体蛋白作为工具可以将胞外配体结合的信号转换成胞的生化事件,从而将胞外信号转导跨过质膜。
将信号从一种形式转换成另外一种形式即称为信号转导(signal transduction),在本章的这部分我们将讨论细胞信号转导的几种不同的机制。
细胞表面受体可激活胞信号转导通路,由此将胞外信号转换成胞信号并继续向传递。
此信号可被转换成不同的生化形式,分布于细胞的不同部位,信号抵达不同部位时可以维持不变并被放大。
胞信号转导的一种结果是引起细胞骨架和具分泌功能的细胞器发生改变。
这可见于效应T细胞的活化过程中,效应T细胞在其抗原受体与靶细胞抗原的结合位点处可直接释放分泌囊泡。
胞信号转导的终点通常为细胞核,在核激活转录因子,启动新基因的表达,并可诱导细胞分裂。
6-1 淋巴细胞与抗原结合可导致其抗原受体聚集所有具有信号转导功能的细胞表面受体,有些自身就是跨膜蛋白,有些也可与细胞外的蛋白相连成为复合物中的一部分。
许多受体在与配体结合时可改变其蛋白构象。
对某些类型的受体来说,这种构象的改变可开启进入胞的离子通道,引起那些作为胞信号的重要离子浓度发生改变,继而这些信号可引起胞反应。
对于另一些受体来说,构象的改变可影响受体的胞浆部分,使胞浆部分与胞信号蛋白和酶发生连接并使之活化。
当淋巴细胞上的抗原受体与配体结合时,就引发抗原受体在细胞表面聚集并传递信号。
受体聚集的条件首先是在模拟系统的实验中证实的,在实验中用抗受体胞外部分的抗体来模拟抗原的结合。
抗B细胞受体或抗T细胞受体的特异性抗体可通过诱导受体复合物所聚集,从而激活信号转导通路。
这一系统对于分析信号激活后的早期事件是非常方便的,因为样品中的所有细胞可同时受到刺激,从而使得反应的进程更容易被追踪。
当抗原受体相互交联时即可聚集。
这种受体交联的重要性可以从下列比较中看出:用抗体的F(ab’)2片段(具有两个抗原结合位点)以及用抗体的Fab片段(具有一个抗原结合位点)(见图3.3)去刺激抗原受体,并比较两者所产生的应答强度。
用Fab片段处理淋巴细胞时,抗原受体不出现聚集,细胞也不产生应答;然而当淋巴细胞用F(ab’)2片段处理时,其抗原受体可形成二聚体,细胞产生应答,虽然这种应答很微弱。
而当这种F(ab’)2交联二聚体形成后,进一步再采用直接针对F(ab’)2片段的抗免疫球蛋白抗血清时,二聚体进一步聚集,此时细胞应答则最为强烈。
抗原受体的广泛交联可向胞传递非常强烈的信号(图6.1)。
抗体Fab片段与BCR结合,但不产生信号F(ab)2片段使BCR交联,能够产生信号抗F(ab)2抗体能够产生广泛的交联,并产生强烈的信号FabBCRF(ab)2兔抗F(ab)2抗体B细胞图6.1 抗原受体的交联是淋巴细胞活化的第一步如图所示,用抗免疫球蛋白抗体激活B细胞受体(BCR)的例子说明了受体交联是必需的条件。
左图表示抗免疫球蛋白抗体的Fab片段可与受体结合,但不能使受体交联,也不能激活B细胞。
而用同一个抗免疫球蛋白抗体的F(ab’)2片段,因它具有两个结合位点,故能使两个受体桥联(中图),并产生较弱的信号进入B细胞。
最有效的活化作用见右图,先加F(ab)2片段使受体交联,然后再加兔抗体使结合受体的F(ab)2片段发生交联,从而出现广泛交联的现象。
利用抗体通常可刺激受体活化,见附录I,A-19。
目前还不完全清楚当B细胞和T细胞在体遇到其特异性抗原后,抗原受体是如何聚集的。
现在认为当T细胞受体与其他细胞表面接触,并识别了细胞上多拷贝的特异性MHC:肽复合物,就会出现聚集。
我们在第八章将会看到,T细胞受体可与其他细胞表面的信号转导分子有序聚集,但有关聚集的细节目前还知之甚少。
病原体如完整的细菌和病毒其表面具有的重复表位可以使B细胞受体发生交联。
有些复合物分子具有规律性重复的相同表位,也会产生同样的效应。
但至今还不清楚可溶性的单价抗原是如何使B细胞受体聚集的,例如免疫学家用以研究免疫应答的绝大多数实验性抗原。
可溶性单价抗原不能诱导或者很难诱导B细胞抗原受体聚集,这或许可用来解释为什么初始B细胞产生对这些抗原的应答时,其活化有赖于接受来自抗原特异性T细胞的活化信号。
我们在第九章将会看到,可溶性单价抗原与B细胞抗原受体的结合可触发受体介导的细胞吞,但这种结合本身不足于刺激细胞分裂和分化。
然而,受体介导的吞可使抗原被处理成肽片段,与MHC II类分子结合后展示于B细胞表面。
继而,B细胞可被抗原特异性CD4效应T细胞所识别,后者传递的活化信号可以促进B细胞克隆扩增和分化。
由于抗原受体及其配体的多样性,使得我们很难了解细胞与抗原结合后是如何引起受体聚集的,以及信号是如何在淋巴细胞中传递的。
此外,我们将在6-8部分阐述抗原交联分子的协同受体也可与受体聚集并参与胞信号的转导。
我们将在下一节具体讨论配体结合是如何导致受体聚集并产生信号的,这对于一些较为简单的受体来讲已研究得非常清楚了。
6-2 抗原受体聚集引起胞信号分子的活化本章讨论的大部分受体是通过蛋白酪氨酸激酶(protein tyrosine kinases)的活化来启动胞信号转导,此激酶可通过在某个酪氨酸残基上增加一磷酸基团来影响其他蛋白的活性。
此类受体最简单的一个例子是某些生长因子受体,其胞浆结构域本身就含有酪氨酸激酶活性。
这些酶结构域通常是无活性的,但当受体聚集时这些酶相互靠拢,它们即可通过转磷酸化作用彼此激活(图6.2)。
这些酪氨酸激酶一旦被激活,就可磷酸化其他胞浆信号转导分子并使之活化。
图6.2其胞质酪氨酸激酶的结构域发生转磷酸化作用Kit(CD117)是一个跨膜蛋白,具有特异性结合干细胞因子(SCF)的胞外配体结合区,还具有一个本身有酪氨酸激酶活性的胞区。
在非结合状态下,受体的激酶部分是无活性的(上图)。
当SCF与Kit结合后,导致受体蛋白形成二聚体;这就使两个酪氨酸激酶的结构域相互磷酸化,因此活化。
蛋白激酶通过转磷酸化作用从而活化是许多细胞表面激酶传递信号的一个重要步骤。
抗原受体的情况要复杂一些。
稍后我们会看到,抗原受体本身不具有酪氨酸激酶活性。
而是受体一些组分的胞浆部分与胞蛋白酪氨酸激酶结合,因此该激酶被称为受体相关酪氨酸激酶(receptor-associated tyrosine kinases)。
当受体聚集后,这些酶就结合并互相作用,同时其受体的胞浆尾部由此启动上述的信号转导过程。
在这种情况下,与抗原受体第一个接触的受体相关酪氨酸激酶是酪氨酸激酶中的Src家族成员(音为“Sark”)。
Src家族激酶是脊椎动物和其他动物中与控制细胞分裂和分化相关信号转导通路的共同成员。
最早的Src家族成员一开始是作为癌基因(oncogene)v-src的形式发现的,与Rous肉瘤病毒在鸡体形成肿瘤的能力有关。
该病毒基因随后被证实是正常细胞基因c-src的改变形式,病毒是在过去的某个时间从宿主细胞中获得的。
其他几个与细胞生长和分裂调控有关的信号转导通路中的共同成员,也是通过突变或去除了对这些基因的正常控制后表现出来的致癌活性中首次发现的。
受体相关Src家族激酶在淋巴细胞跨膜信号转导过程中起着关键作用;它们的活化也将胞外受体遇到抗原的信息传递至胞,但这只是多个步骤中的第一步。
当配体与激酶偶联受体结合后启动信号转导时,激酶活化启动的是胞信号转导的级联反应,它可将信号转导给其他分子并最终抵达细胞核。
6-3 酪氨酸激酶对受体胞浆尾部的磷酸化可使胞信号转导分子富集于受体周围蛋白激酶对酶和其他蛋白的磷酸化是细胞调节其生化活性的共同机制,这种调控机制有许多优点。
这种调控非常快速,不需要新蛋白的合成或蛋白降解就能改变细胞的生化活性。
同时,它也可经蛋白磷酸酶(protein phosphatases)作用去掉磷酸基团而发生可逆反应。
许多酶在磷酸化后被激活,而在去磷酸化后失活,反之亦然;涉及信号转导的许多蛋白激酶其活性都是以此方式调节的。
另一与蛋白磷酸化同等重要的效应是产生其他蛋白的结合位点。
这并不改变磷酸化分子的本身活性。
在这种情况下,磷酸化被用来作为一个标记,募集其他与磷酸化位点结合的蛋白。
例如,许多涉及信号转导的激酶是与细胞膜的表面相连的,当这些激酶在胞质中游离时并不能有效的作用于靶蛋白。