C型凝集素MGL在免疫調(diào)節(jié)及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的研究進(jìn)展

卜慶盼，陳 陽，林炎玲，張麗嬌

(長春師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，長春 130032)

樹突細(xì)胞(DC)是體內(nèi)專職的抗原遞呈細(xì)胞，其表面表達(dá)豐富的Tool樣受體(TLRs)和C-型凝集素受體(CLRs)等模式識別受體。CLRs可以作為抗原內(nèi)化受體，通過識別抗原表面的碳水化合物結(jié)構(gòu)參與DC對抗原的內(nèi)化、處理和遞呈，在疾病的抗感染免疫中發(fā)揮重要作用。巨噬細(xì)胞半乳糖型凝集素/C-型凝集素受體家族成員10A(MGL/ CLEC10A/CD301)為表達(dá)在未成熟DC或巨噬細(xì)胞上的CLRs家族中的一種，屬Ⅱ型跨膜蛋白，主要由N端胞漿區(qū)、跨膜區(qū)、頸區(qū)和C端胞外碳水化合物結(jié)合區(qū)(CRD)構(gòu)成。MGL的CRD區(qū)主要結(jié)合末端帶有的GalNAc聚糖結(jié)構(gòu)的糖蛋白或糖脂，而CRD區(qū)中的氨基酸QPD(Gln-Pro-Asp)結(jié)構(gòu)域決定了MGL對碳水化合物特異性識別。MGL胞漿區(qū)的YENF(Tyr-Glu-Asn-Phe)和LL(Leu-Leu)氨基酸基序參與MGL介導(dǎo)的抗原內(nèi)化作用。MGL通過識別含有GalNAc聚糖結(jié)構(gòu)的配體參與多種生理病理過程，其配體特異性、免疫調(diào)節(jié)功能及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制近年來受到廣泛關(guān)注。

1 MGL配體特異性

人MGL(hMGL)基因位于人染色體17p13上，其表達(dá)產(chǎn)物MGL蛋白能夠結(jié)合多種病原體和細(xì)胞。曼氏血吸蟲(S.mansoni)分泌的SEA、Marburg病毒和Ebola 病毒上的GP、T細(xì)胞表面的CD45和CD43以及腫瘤細(xì)胞表面的MUC1陸續(xù)被鑒定為MGL的配體。另有實驗表明，MGL可以結(jié)合內(nèi)皮細(xì)胞，說明其內(nèi)皮細(xì)胞表面也存在MGL配體。血管性血友病因子VWF和重組MGL蛋白的結(jié)合呈現(xiàn)劑量依賴型變化，這表明MGL為血管性血友病因子的新型受體。病原體或腫瘤細(xì)胞上的N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)為人MGL主要的糖結(jié)合表位。小鼠、大鼠中均存在在人MGL同聚物，其基因定位及配體特異性各不相同。mmgl1和mmgl2為位于小鼠染色體11B3上的兩個不同的MGL基因，編碼的mMGL1蛋白對含有多個末端galactose和GalNAc結(jié)構(gòu)或Lex結(jié)構(gòu)的糖蛋白具有較高親和力。mMGL1蛋白上的Asp94、Trp96和Asp118等氨基酸位點主要介導(dǎo)其與Lex中的galactose的相互作用，Ala89和Thr111參與其與Lex中fucose的結(jié)合。MGL1與MGL2氨基酸序列非常相似，但mMGL2展現(xiàn)了與mMGL1不同的糖結(jié)合特異性。mMGL2特異性識別蛋白中的α-GalNAc和β-GalNAc結(jié)構(gòu)。于對應(yīng)MGL1氨基酸結(jié)構(gòu)中的Ala89和Thr111，mMGL2 的89位和11位氨基酸分別為Arg和Ser。另有報道，mMGL2 中Leu61、Arg89、His109、Arg115 和Tyr125這5個氨基酸對其與 GalNAc 的結(jié)合十分重要。大鼠MGL(rMGL)基因定位于染色體10q24上，rMGL能夠識別Lea、Lex及末端含有g(shù)alactose和GalNAc的糖蛋白[1]。

2 MGL介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)

2.1 MGL參與DC對抗原的捕獲、內(nèi)化和遞呈

DCs作為最有效的抗原遞呈細(xì)胞，在未成熟狀態(tài)下通過CLRs捕獲和內(nèi)化抗原，將其加工處理后DC成熟，然后將抗原肽遞呈給T細(xì)胞。MGL和其他CLRs成員相似，在抗體anti-MGL或配體PAA-GalNAc的刺激下可迅速參與DC對抗原的捕獲和內(nèi)化，并遞呈給效應(yīng)CD4+T細(xì)胞。MGL胞漿區(qū)的YENF和LL氨基酸基序參與MGL介導(dǎo)的抗原內(nèi)吞作用，且YENF基序中的Tyr-5的對MGL介導(dǎo)的內(nèi)吞作用必不可少。MGL內(nèi)化抗原的機(jī)制還并不是很清楚，但免疫熒光結(jié)果顯示，MGL內(nèi)化的抗原常轉(zhuǎn)運到胞吞體和溶酶體并遞呈給MHC復(fù)合物。人工合成的Tn-MUC19Tn-3TR糖肽在被MGL內(nèi)化后共定位于DCs的HLA-I、HLA-II腔室，配體anti-MGL可被MGL遞呈到HLA-II腔室，誘導(dǎo)T細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ。這些都表明了MGL在參與DC抗原遞呈過程中的重要性。

2.2 MGL參與T細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)

酪氨酸磷酸酯酶CD45的mRNA經(jīng)歷選擇性剪接，可在白細(xì)胞中形成五個亞型(ABC，AB，BC，B和RO)。MGL識別除CD45RO之外的所有的CD45亞型，效應(yīng)T細(xì)胞上CD45RB展現(xiàn)較強(qiáng)的糖基化水平，因此與MGL結(jié)合更緊密。MGL與激活T細(xì)胞結(jié)合后通過減少CD45磷酸酶活性、抑制Lck的激活和Ca2動員來負(fù)向調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能，導(dǎo)致T細(xì)胞活化和增殖受抑制、凋亡增加、細(xì)胞因子分泌減少[2]。免疫抑制細(xì)胞Treg(CD4+CD25+FOXP3+)的活性可以通過MGL與CD45RA的作用而被調(diào)節(jié)。MGL通過識別Treg細(xì)胞上的CD45RA，明顯減少了Treg細(xì)胞分泌IL-10和IFN-γ的能力，進(jìn)而減弱Treg細(xì)胞的抑制功能，但對IL-4和IL-17沒有影響，不影響Treg細(xì)胞向其他Th細(xì)胞的轉(zhuǎn)化(如Th1，Th2和Th17)，也不影響Treg細(xì)胞的凋亡。

2.3 MGL與病原體免疫

MGL可以結(jié)合少數(shù)病毒、寄生蟲和細(xì)菌等病原體[3]。絲狀病毒和Ebola病毒表達(dá)的糖蛋白GP可通過結(jié)合MGL而促進(jìn)病毒對細(xì)胞的接觸和感染。MGL可作為流感病毒A/Guangdong/93的粘附受體有利于流感病毒進(jìn)入機(jī)體。曼氏血吸蟲分泌的可溶性卵抗原SEA上的糖結(jié)構(gòu)LDN和LDNF能夠被DCs表面的MGL特異性地識別，且SEA能夠通過MGL影響TLR3和TLR4信號誘導(dǎo)的DC成熟，并誘導(dǎo)T細(xì)胞向Th2細(xì)胞方向極化。MGL還可以識別細(xì)菌性病原體淋球菌(N.gonorrhoeae)和空腸彎曲桿菌(C.jejuni)。N.gonorrhoeae表面蛋白攜帶有N-GalNAc糖結(jié)構(gòu)，通過與MGL的相互作用促進(jìn)IL-4的產(chǎn)生，進(jìn)而促進(jìn)Th2細(xì)胞分化。C.jejuni可通過與MGL相互作用進(jìn)而抑制DC產(chǎn)生IL-6。另有最新報道，血管性血友病因子VWF抗原的水平在MGL1-/-mice 中顯著升高，VWF和hMGL蛋白的結(jié)合呈現(xiàn)劑量依賴型變化，且MGL有助于VWF和高度唾液酸化的VWF的體內(nèi)清除。

2.4 MGL與腫瘤免疫

DC在腫瘤免疫及治療中的作用近年來引起了廣泛關(guān)注。癌組織或細(xì)胞中的蛋白常發(fā)生異常表達(dá)和糖基化，暴露出腫瘤特異性糖抗原，如Tn抗原、TF抗原、Lewis抗原和等，可作為DC上CLRs的配體參與DC免疫調(diào)節(jié)。MGL能夠結(jié)合結(jié)直腸細(xì)胞、乳腺癌細(xì)胞和黑色素瘤細(xì)胞等多種腫瘤細(xì)胞。與正常結(jié)腸組織相比，結(jié)腸癌組織來源的高糖基化的黏蛋白MUC1展現(xiàn)了與MGL結(jié)合的高親和力。乳腺癌細(xì)胞表面的Tn和STn的MUC1與MGL高結(jié)合。設(shè)計開發(fā)MGL功能性配體sv6D，能夠誘導(dǎo)免疫細(xì)胞的成熟，使患有卵巢癌的小鼠的生存周期延長。III期結(jié)腸癌患者臨床實驗顯示，其病人結(jié)腸癌組織中MGL配體的表達(dá)與BRAF基因突變相關(guān)，且展現(xiàn)較低的存活率。

3 MGL介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

MGL同其他CLRs相似，可作為信號受體參與影響DC功能。MGL配體不同，對DC引發(fā)的效應(yīng)及信號表型改變不同。人工合成的MUC1-9Tn 及anti-MGL 作為MGL配體能夠促進(jìn) MGL 寡聚化，并通過活化磷酸化ERK1/2 和p50/100而活化ERK和NF-κB信號通路，進(jìn)而促進(jìn)DC的成熟。MGL信號途徑常常影響TLR介導(dǎo)的DC產(chǎn)生細(xì)胞因子的能力。anti-MGL可促進(jìn)DC產(chǎn)生IL-12的能力，并減少IL-10的分泌。另有文獻(xiàn)報道，anti-MGL和MGL糖配體 (Tn3-TT)4能夠增加Mo-DC中TLR信號介導(dǎo)的IL-10和TNF的分泌，并引發(fā)ERK和CREB的活化(如圖1a)。

圖1 MGL介導(dǎo)的細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑Fig.1 MGL-mediated signaling pathways

MGL除了參與對DC功能的信號調(diào)節(jié)，也通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)影響T細(xì)胞功能。MGL通過CD45結(jié)合T細(xì)胞并負(fù)調(diào)節(jié)其活化、增殖和細(xì)胞因子的產(chǎn)生。其分子機(jī)制在于，T細(xì)胞中ERK和Calcineurin-NFAT的信號級聯(lián)通路降低了Tn抗原合成相關(guān)的Core1合酶和分子伴侶Cosmc的表達(dá)，使T細(xì)胞中MGL配體CD45上Tn抗原大量積累，進(jìn)而促進(jìn)了MGL與活化T細(xì)胞的相互作用。這個過程完全依賴于PKC信號分子，但NF-κB和AP-1均不參與此過程(如圖1b)。且MGL通過誘導(dǎo)AIF或EndoG從線粒體易位到細(xì)胞核，為介導(dǎo)活化T 細(xì)胞Jurkat的caspase-非依賴型細(xì)胞死亡的重要原因[4]。對于CD4+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞Treg來講，其FOXP3的穩(wěn)定表達(dá)需要TSDR(Treg specific demethylated region)的去甲基化，因此FOXP3轉(zhuǎn)錄因子甲基化的增加會破壞Treg細(xì)胞的功能。有研究顯示，重組MGL能夠增加Treg細(xì)胞中FOXP3的甲基化。MGL與Treg細(xì)胞中CD45RA的相互作用能夠下調(diào)CD45磷酸酶的活性，增加蛋白激酶Lck上Y505的磷酸化，進(jìn)而減弱Lck活性。Y505的磷酸化使Lck失活，而Y394的磷酸化可以通過激活ZAP-70，而觸發(fā)TCR活化信號促進(jìn)T細(xì)胞增殖。重組MGL可減弱Treg細(xì)胞中ZAP-70的表達(dá)及Y394的磷酸化[5]。總而言之，MGL與CD45RA的作用使Lck受到抑制，ZAP70失活，增加FOXP3的甲基化，最終減少抑制性細(xì)胞因子的產(chǎn)生(如圖1c)。

4 結(jié)論與展望

C型凝集素MGL是一種能夠調(diào)節(jié)各類免疫反應(yīng)的多功能分子，它不僅可以通過識別內(nèi)化等方式作用于DC或巨噬細(xì)胞，而且通過相互識別反作用于T細(xì)胞，在病原體免疫和腫瘤免疫等方面都發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用。但是與此同時，關(guān)于MGL免疫功能和MGL信號傳導(dǎo)途徑的很多問題還需要繼續(xù)探討。比如人MGL配體的特異性氨基酸結(jié)合位點是什么？MGL可以識別多種腫瘤細(xì)胞，但是除MUC1外，腫瘤中其他MGL配體還未鑒定。癌細(xì)胞中MGL配體糖基化的機(jī)制是什么？如何解釋不同的MGL配體類型引發(fā)的DC反應(yīng)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制不同？因此，根據(jù)MGL的生物學(xué)特性，進(jìn)一步研究其在免疫調(diào)節(jié)作用及其表達(dá)調(diào)控機(jī)制，對進(jìn)一步理解免疫應(yīng)答的精細(xì)調(diào)節(jié)及疾病發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性等有著重要的理論意義。同時，設(shè)計開發(fā)針對MGL相關(guān)的疫苗和藥物為許多疾病的治療與預(yù)防提供了一種新方向。