immunity：抗原交叉呈递分子机制新发现

中，MHC-I-抗原复合体能够激活CD8+T细胞，而HMC-II-抗原复合体能够激活CD4+T细胞

来源：生物谷 -05-21 13:59

5月21日 讯 /生物谷BIOON/ -- "交叉呈递"是免疫学中一个重要的概念。受到抗原刺激的抗原呈递细胞（Antigen Presenting Cell, APC），主要是树突状细胞（Dendritic cell, DC）能够将抗原物质分解，然后与MHC分子进行装配，最后将该抗原-MHC复合体表达于细胞表面。特定的抗原-MHC复合体能够与T细胞表面的TCR进行相互作用，并配合辅助分子的相互作用达到激活T细胞的目的。其中，MHC-I-抗原复合体能够激活CD8+T细胞，而HMC-II-抗原复合体能够激活CD4+T细胞。经典的MHC-I抗原呈递依赖于胞浆中的抗原，而"交叉呈递"为MHC-I对胞外抗原的识别提供的路径。

"交叉呈递"主要由DC实现。它能够介导非DC感染的病原体的呈递，并激活CD8+T细胞。尽管这一概念十分成熟，然而精细的分子机制却尚待研究。

目前对于交叉呈递的机制有两种假说：1. 液泡通路。该假说认为外界的病原体分子通过内吞的作用进入胞内体中，并接受溶酶体蛋白酶切割碎片化，之后抗原物质在胞内体中与回收的MHC-I分子进行装配并再次释放至细胞表面；2. 胞内体-胞浆通路。切割后的抗原物质通过膜上的通道从胞内体中释放至胞浆中，之后被胞浆中的蛋白酶切割碎片化，最终与经典的MHC-I通路合流。目前学者普遍认为第二种假说是主要的装配方式。

对于胞内体-胞浆通路来说，最重要的步骤是抗原从胞内体中释放到胞浆外。之前的研究通过利用外毒素A抑制"内质网相关蛋白降解元件（ERAD）"达到了抑制交叉呈递的作用，因此，一些重要的此类蛋白，包括Sec61与Derlin-1，被认为参与了交叉呈递的这一关键步骤。然而这一说法缺乏直接的证据支持。最近，来自德国波恩大学的Sven Burgdorf课题组在《immunity》杂志发表了最新的研究，证明了Sec61参与了交叉呈递中抗原从胞内体中向胞浆释放的关键作用。

首先，作者重复了前人的结果：他们用小鼠BMDC（骨髓来源的DC）与OVA抗原共同孵育，之后加入外毒素A处理（或不处理），之后将处理过的DC与OT-I或OT-II进行共培养，并检测后续的T细胞的激活情况（IL-2的表达）。结果显示，外毒素的处理能够明显抑制OT-I的激活，但OT-II的激活并不受影响。这一结果一方面说明DC存在交叉呈递的效应，另一方面了说明外毒素的处理特异性抑制了交叉呈递的过程。

之后，作者利用电转的方法将OVA-mRNA与GFP-mRNA转入BMDC内部进行胞内表达。之后将处理过的DC与OT-I进行孵育。结果显示，电转后的DC也能够刺激OT-I的激活，然而这一效应不再能够被外毒素A所抑制。之后作者通过流式与WB的结果证明了外毒素A能够抑制MHC-I -OVA复合体的形成以及胞浆中OVA的量。这一结果说明一旦成熟的抗原物质进入胞浆中，外毒素A的抑制效应就得到了解除。

外毒素A已知能够抑制多种ERAD的活性，包括Sec61与Derlin-1。首先，作者通过shRNA的方式敲低了Derlin-1的表达水平，结果显示这一方法并不能够抑制交叉呈递效应。之后，作者将目光转移到了另外一种蛋白Sec61身上。Sec61具有两个成员，Sec61a1与Sec61a2。通过RT-PCR分析，作者发现BMDC中Sec61a1的表达量要高于Sec61a2。另外，通过电转siRNA的方法将BMDC中Sec61a1的水平降低后作者发现BMDC交叉呈递的效应得到了显着的降低。而如果同时直接在胞浆中导入OVA-mRNA则这一抑制效应得到了解除，另外直接利用OT-I特异性抗原多肽刺激也不会受到Sec61a1敲低带来的负面影响。这说明Sec61a1通过调节抗原从胞内体中的释放来达到交叉呈递的目的。

之后，作者通过电镜的手段证明了Sec61a1存在于胞内体膜表面的事实。

为了进一步证明Sec61a1的生理功能。作者通过噬菌体表面展示技术筛选到了特异性识别Sec61a1的抗体（scFv片段），并找到了一类可以特异性抑制Sec61a1向胞内体募集的scFv。

之后，作者通过慢病毒转染的方式向BMDC中导入了该特异性scFv的质粒，并重复了以上实验。荧光成像结果显示，该scFv能够与Sec61a1很好地共定位，同时该scFv能够明显抑制胞浆中OVA的含量以及成熟MHC-I 抗原复合体的含量。最终的激活实验也表明该scFv能够抑制交叉呈递效应。

最后，他们利用TRIF-/-小鼠的DC发现TRIF蛋白也参与了这一交叉呈递的过程。

综上，作者利用一系列的体外实验证明了Sec61a1在介导DC交叉呈递中的重要作用。（生物谷）

DOI: /10.1016/j.immuni..04.008

PMC:

PMID:

The Translocon Protein Sec61 Mediates Antigen Transport from Endosomes in the Cytosol for Cross-Presentation to CD8+ T Cells

Matthias Zehner, Andrea L. Marschall6, Erik Bos, Jan-Gero Schloetel, Christoph Kreer, Dagmar Fehrenschild, Andreas Limmer, Ferry Ossendorp, Thorsten Lang, Abraham J. Koster, Stefan Dübel, Sven Burgdorf

The molecular mechanisms regulating antigen translocation into the cytosol for cross-presentation are under controversial debate, mainly because direct data is lacking. Here, we have provided direct evidence that the activity of the endoplasmic reticulum (ER) translocon protein Sec61 is essential for endosome-to-cytosol translocation. We generated a Sec61-specific intrabody, a crucial tool that trapped Sec61 in the ER and prevented its recruitment into endosomes without influencing Sec61 activity and antigen presentation in the ER. Expression of this ER intrabody inhibited antigen translocation and cross-presentation, demonstrating that endosomal Sec61 indeed mediates antigen transport across endosomal membranes. Moreover, we showed that the recruitment of Sec61 toward endosomes, and hence antigen translocation and cross-presentation, is dependent on dendritic cell activation by Toll-like receptor (TLR) ligands. These data shed light on a long-lasting question regarding antigen cross-presentation and point out a role of the ER-associated degradation machinery in compartments distinct from the ER.

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