在我們的免疫系統中,T細胞扮演著關鍵的角色,它們能夠識別並攻擊入侵的病原體。這些細胞的表面有一種稱為T細胞受體(TCR)的蛋白質複合體,負責識別與主要組織相容性複合體(MHC)結合的抗原片段。根據研究,約95%的T細胞使用由α(alpha)鏈和β(beta)鏈組成的TCR,而僅有5%的T細胞選擇γ(gamma)鏈和δ(delta)鏈。為什麼這個情況如此?
大多數T細胞選擇αβ鏈的原因與其結構、功能以及對抗原的敏感性有關。
事實上,αβ T細胞能否有效地識別病原體與其受體的結構密切相關。TCR的結構由各自的可變區域和恆定區域組成。這些可變區域的獨特性使得TCR能夠與多種不同的抗原結合,即便是相似的片段也可能被不同的TCR捕捉。這種多樣性使得αβ考型T細胞對病原體的識別能力更強。
追溯到1982年,諾貝爾獎得主詹姆斯·P·艾利森發現了小鼠T淋巴瘤中的克隆表面表位,這一發現後來導致了對TCR結構的深入研究。1983年,艾利斯·萊因赫茲首次使用單克隆抗體定義了人類TCR的結構。此後的數年間,Tak Wah Mak和Mark M. Davis等科學家揭示了人類與小鼠的TCR編碼基因,這些發現使得這一被稱為免疫學「聖杯」的結構獲得了詳細的理解。
作為一種二硫鍵連接的膜錨定異二聚體,TCR由高度可變的α鏈和β鏈組成,與不變的CD3鏈結合。當這些受體結合抗原片段和MHC時,T淋巴細胞會進行信號轉導,啟動一連串的生化反應。這一過程是T細胞能夠功能性反應的關鍵。幾乎所有的生物分類中都能發現αβ T細胞的存在,而γδ T細胞則相對較少。這種結構上的選擇無疑有其生物學意義。
TCR的結構不僅影響其功能,還與T細胞在免疫識別中的靈敏度有著密切關聯。
TCR的多樣性主要源自於生物體早期發展過程中的基因重組。這一過程類似於抗體的生成,但與抗體不同,TCR在成熟過程中並不經歷體細胞超突變。這意味著每個TCR都有其獨特的抗原特異性,這對其在免疫防禦中的作用至關重要。
αβ T細胞在免疫識別中表現出驚人的靈活性。它們能夠識別自身細胞及優先選擇被入侵的病原體表達出來的抗原片段。這種現象,稱為抗原辨識,使得αβ T細胞能夠在未激活的情況下保持靈敏,並在遇到外來抗原後迅速做出反應。
抗原辨識的能力使得αβ T細胞能夠有效識別外來病原體,同時避免對自身細胞的攻擊。
TCR一旦與抗原結合,就會觸發一系列的信號傳遞反應,這些反應最終會導致T細胞的活化。當TCR對MHC-抗原複合物產生反應時,涉及到的信號通路會盡可能地精確調整以確保反應的有效性和準確性。
在免疫系統中,大多數T細胞選擇αβ鏈的原因並不僅僅是隨機的,它們的功能和適應性有著顯著的相關性。αβ T細胞的結構使其在廣泛的抗原識別中具備了高度的敏感性以及特異性。隨著研究的深入,對於這一選擇背後的生物學意義,我們又能發現哪些新的見解和未知的領域呢?