在我们的免疫系统中,T细胞扮演着关键的角色,它们能够识别并攻击入侵的病原体。这些细胞的表面有一种称为T细胞受体(TCR)的蛋白质复合体,负责识别与主要组织相容性复合体(MHC)结合的抗原片段。根据研究,约95%的T细胞使用由α(alpha)链和β(beta)链组成的TCR,而仅有5%的T细胞选择γ(gamma)链和δ(delta)链。为什么这个情况如此?
大多数T细胞选择αβ链的原因与其结构、功能以及对抗原的敏感性有关。
事实上,αβ T细胞能否有效地识别病原体与其受体的结构密切相关。 TCR的结构由各自的可变区域和恒定区域组成。这些可变区域的独特性使得TCR能够与多种不同的抗原结合,即便是相似的片段也可能被不同的TCR捕捉。这种多样性使得αβ考型T细胞对病原体的识别能力更强。
追溯到1982年,诺贝尔奖得主詹姆斯·P·艾利森发现了小鼠T淋巴瘤中的克隆表面表位,这一发现后来导致了对TCR结构的深入研究。 1983年,艾利斯·莱因赫兹首次使用单克隆抗体定义了人类TCR的结构。此后的数年间,Tak Wah Mak和Mark M. Davis等科学家揭示了人类与小鼠的TCR编码基因,这些发现使得这一被称为免疫学「圣杯」的结构获得了详细的理解。
作为一种二硫键连接的膜锚定异二聚体,TCR由高度可变的α链和β链组成,与不变的CD3链结合。当这些受体结合抗原片段和MHC时,T淋巴细胞会进行信号转导,启动一连串的生化反应。这一过程是T细胞能够功能性反应的关键。几乎所有的生物分类中都能发现αβ T细胞的存在,而γδ T细胞则相对较少。这种结构上的选择无疑有其生物学意义。
TCR的结构不仅影响其功能,还与T细胞在免疫识别中的灵敏度有着密切关联。
TCR的多样性主要源自于生物体早期发展过程中的基因重组。这一过程类似于抗体的生成,但与抗体不同,TCR在成熟过程中并不经历体细胞超突变。这意味着每个TCR都有其独特的抗原特异性,这对其在免疫防御中的作用至关重要。
αβ T细胞在免疫识别中表现出惊人的灵活性。它们能够识别自身细胞及优先选择被入侵的病原体表达出来的抗原片段。这种现象,称为抗原辨识,使得αβ T细胞能够在未激活的情况下保持灵敏,并在遇到外来抗原后迅速做出反应。
抗原辨识的能力使得αβ T细胞能够有效识别外来病原体,同时避免对自身细胞的攻击。
TCR一旦与抗原结合,就会触发一系列的信号传递反应,这些反应最终会导致T细胞的活化。当TCR对MHC-抗原复合物产生反应时,涉及到的信号通路会尽可能地精确调整以确保反应的有效性和准确性。
在免疫系统中,大多数T细胞选择αβ链的原因并不仅仅是随机的,它们的功能和适应性有着显著的相关性。 αβ T细胞的结构使其在广泛的抗原识别中具备了高度的敏感性以及特异性。随着研究的深入,对于这一选择背后的生物学意义,我们又能发现哪些新的见解和未知的领域呢?