上期文章《细胞免疫研究的核心通路——T cell receptor signaling pathway（上）》中，介绍了TCR信号通路的结构、相关膜表面蛋白及通路主要过程，今天继续分享TCR信号通路的关键调节结点、T细胞发育过程中的TCR信号通路调节、CD28超家族的共刺激/抑制作用。
一、TCR信号通路的关键调节结点
1.1 LCK结点的调节
酪氨酸激酶LCK是TCR通路的一个关键调节结点，LCK的构象以及细胞定位变化将影响TCR信号传导。LCK的活性调节受其两个酪氨酸残基磷酸化的影响：位于催化结构域活化环的Y394位点磷酸化对LCK活性是正调节，而位于羧基末端的Y505位点的磷酸化则对蛋白活性有负调节作用。不同磷酸酶和激酶对着两个位点磷酸化修饰的调节，可以影响LCK的构象和活性。
（1）Y505位点磷酸化以及非活性/初始构象的转化
酪氨酸激酶GSK对Y505的磷酸化修饰会导致LCK形成分子内自结合（Y505位点与SH2结构域结合），形成折叠构象。这将导致LCK催化结构域被封闭而无非与底物结合。而跨膜蛋白CD45则可以对LCY的Y505位点进行去磷酸化，让LCY恢复开放但低激酶活性的初始构象。
（2）Y394位点磷酸化以及LCK的活化
只有LCK的Y394位点通过自磷酸化或者被FYN磷酸化，LCK才能具有完全的激酶活性。同时，Y394位点又可以被CD45、SHP1、PTPN2等磷酸酶去磷酸化，从而降低激酶活性。CD45也可以对Y505位点去磷酸化，因此CD45同时潜在具有LCK活性的正调节和负调节作用。
（3）活化的LCK被进一步修饰
活化的LCK还可以被进一步修饰，从而改变底物结合特性和激酶活性。其中LCK Y192位点磷酸化可以改变LCK的SH2结构域与某些底物的结合活性，从而改变LCK的靶向偏好，让LCK在不同情况下发挥不同的作用。另外，Y192位点的磷酸化可以抑制了LCK-CD45互作，从而减弱CD45对Y505位点的去磷酸化，促进形成非活性构象的LCK进而导致ZAP70活性下降。
位于LCK氨基末端区域的丝氨酸59位点 (S59)可被ERK磷酸化，从而改变LCK的SH2结构域与多种磷酸酶的结合特异性。在TCR复合物活化后，LCK S59位点可以被钙调神经磷酸酶Calcineurin 去磷酸化。S59的磷酸化可能阻断SHP1向LCK的募集，并且可能对于将LCK偶联到淋巴细胞功能相关抗原(LFA1)介导的细胞粘附所需的下游信号传导具有重要意义。
1.2 ZAP70结点的调节
（1）ZAP70激酶活性的调节
与LCK相似，ZAP70可以形成由关键酪氨酸残基磷酸化介导的分子内结合，从而调节其激酶活性（图1）。ZAP70的Y315和Y319的磷酸化诱导ZAP70从封闭的非活性构象转变为开放的初始构象，并稳定ZAP70与CD3的ITAM的结合。LCK对ZAP70的Y493位点(位于激酶结构域内)的磷酸化激活了ZAP70的激酶活性。LCK还可以磷酸化位于ZAP70 SH2结构域之间的Y126位点，Y126的磷酸化会影响ZAP70与ITAM结合的稳定性，可能对TCR信号的传导有重要作用。ZAP70的激活受磷酸酶(如SHP1，STS1、STS2等抑制因子)的负调控。
（2）ZAP70泛素化调节
泛素化是将小分子泛素与底物蛋白连接起来的过程，由E3泛素连接酶和去泛素化酶控制。ZAP70和其他几个TCR信号效应子的稳定性和区室化受到泛素介导的翻译后修饰的调节。E3泛素蛋白连接酶CBL、CBL- B、RNF128(也称为GRAIL)和 ITCH靶向多个T细胞中的效应蛋白，对调节TCR信号传导和预防自身免疫至关重要。同样，包括CYLD、A20在内的去泛素化酶已被证明是正常TCR信号传导所必需的。
除了常见的泛素化降解作用， ZAP70催化活性也可以通过非降解性多泛素化来调节。相关的例子包括NRDP1和OTUD7B的调节作用。E3泛素蛋白连接酶NRDP1对ZAP70的多泛素化导致磷酸酶STS1（也称为UBASH3B)和STS2(也称为UBASH3A)的招募，它们去磷酸化和降低ZAP70活性。在TCR复合物活化后，去异丙基化酶OTUD7B结合并去异丙基化ZAP70，这一修饰可以阻止STS1和STS2的募集从而促进或延长ZAP70的激活。
二、T细胞发育过程中的TCR信号通路调节
在T细胞发育过程中，TCR信号通路对内源性多肽的敏感度需要随之调节，以适应不同阶段的目标。在胸腺内，未成熟的T细胞中对内源肽-MCH复合物更加敏感，以便机体可以对未成熟的T细胞完成阴性和阳性选择（对内源肽-MHC复合物完全没有应答或者应答太强的未成熟T细胞都将被淘汰）。但成熟的外周T淋巴细胞对内源肽-MCH复合物的敏感度则应该下降，防止不适当的T细胞激活和自身免疫。对内源肽-MHC复合物的敏感度差异，是通过一系列分子的差异性表达实现的。
在未成熟的T细胞中，THEMIS、TESPA1、VGSC、TRAF3IP3、PKD2/3、miRNA miR-181a等分子高表达，可以起到增强TCR信号应答作用。TCR识别内源肽-MHC复合物后，THEMIS、SHP1与GRB2互作，一起被招募至支架蛋白LAT。THEMIS包含一个CABIT串联结构域，这些CABIT抑制SHP1磷酸酶活性。在淋巴细胞中，SHP1的活性也受到PKD2和PKD3的抑制，它们会使SHP1磷酸化。VGSC是未成熟T细胞阳性选择期间维持Ca2+离子流的关键钠离子通道蛋白。TESPA1是一种结合并激活肌醇1，4，5-三磷酸受体1 (IP3R1)的接头蛋白，从而控制内质网(ER)对Ca2+的释放。TRAF3IP3将激酶MEK招募至高尔基复合体，通过BRAF促进其活化，从而导致ERK活化。miRNA miR-181a可抑制DUSP5、DUSP6、PTPN22的翻译，从而增强TCR信号传导。但在外周成熟T细胞中，以上调控分子表达量下降，而TCR复合物活化信号将诱导磷酸酶PTPN22上调。PTPN22通过使蛋白激酶LCK (Y394位点)和ZAP70 (Y493位点)中的酪氨酸残基去磷酸化来抑制或帮助终止TCR信号传导。
三、CD28超家族的共刺激/抑制作用
上文提到，CD28是T细胞活化增殖最常见的“共刺激”信号来源。CD28与配体结合后，其胞内部分将被Src家族激酶磷酸化，进而招募包括PI3K、Grb2、Vav和ITK在内的蛋白。由于这些蛋白也可以被激活的TCR复合物招募，这表明CD28刺激没有激活性质上不同的信号途径，而只是定量地增强了TCR信号传导。CD28家族成员ICOS在功能上与CD28类似，可以增强TCR信号。
抑制性受体CTLA4也与B7-1和B7-2结合，但亲和力明显高于CD28。在静息T细胞中，几乎所有的CTLA4都通过一种依赖于分选衔接蛋白AP2的机制被隔离在胞内区室，如内体（endosome）中。TCR刺激诱导CTLA4运输到细胞表面，在那里它可以与其配体结合而被活化。活化的CTLA4将招募PP2A、SHP1、SHP2等磷酸酶，进而抑制TCR信号传导。另外，CTLA4通过与CD28竞争结合两种受体共有的B7配体，也能起到对CD28的抑制作用。
程序性细胞死亡受体PD1是另外一种常见的TCR信号抑制因子，功能类似于CTLA4。然而，它似乎在与CTLA4不同的环境中起作用，因为PD1配体(PD-L)由不同的细胞类型表达，而不是表达B7-1和B7-2的细胞类型。CTLA4在免疫应答的早期阶段调节T细胞增殖，并且主要在淋巴结中起作用；而PD-1被认为具有类似CTLA4的生物学效应，但其作用在外周组织内免疫应答的后期阶段。
小结
KEGG通路图只展示了TCR信号通路的主干部分，其结构上并不复杂。考虑T细胞的重要性、其发育过程的复杂性以及细胞亚型的多样性，该信号通路相关的调控则非常复杂而多样。由于细胞治疗、免疫治疗的兴起，TCR信号传导通路成为癌症治疗领域最受关注的通路，而PD1、CTLA4等该信号通路相关的调节基因都已经成为重要的靶向治疗靶点。尽管在过去几年中发现了数量空前的新的TCR调控机制，但很可能还有更多机制有待发现。细胞成像、流式细胞技术和单细胞测序的应用，将继续促进TCR信号反应及其调控机制的研究。
转自： 基迪奥生物
