开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
B细胞抗原受体 ( BCR )在B淋巴细胞的发育、存活和活化中起着中心作用。B细胞被病原体通过其特异性B细胞受体( BCRs )激活,该受体直接与病原体相关抗原结合。抗原结合启动BCR信号和B细胞激活程序,最终导致B细胞分化和抗体产生。在感染过程中,许多病原体相关抗原被捕获并保留在抗原呈递细胞( APCs )的表面,如树突细胞和包膜下巨噬细胞。此外,抗原最终到达B细胞滤泡,保留在滤泡树突状细胞上,作为生发中心形成和亲和力成熟的抗原库。B细胞已经显示在体外和体内与膜系抗原相互作用。在体外,最初与抗原的接触包含膜触发B细胞扩散,这种反应依赖于Lyn和Syk,B细胞信号级联中的前两种激酶,伴随着细胞内钙反应。然后B细胞收缩形成免疫突触。
BCR是一种多蛋白复合物,由膜结合免疫球蛋白( mIg )分子和Ig-alpha;/Ig-beta;异二聚体( CD79a,b )组成。抗原被mIg重链和轻链 ( HC,LC )的可变Ig结构域结合,而受体与细胞内信号蛋白的偶联是通过Ig-alpha;/Ig-beta;异二聚体实现的。Ig-alpha;/Ig-beta;分子是二硫键结合的I型跨膜蛋白质。它们携带细胞外Ig结构域、含有三个极性氨基酸的跨膜区( TM )和包含免疫受体酪氨酸基活化基序( ITAM )的细胞质尾。除了Ig-alpha;蛋白中的糖基化差异外,所有mIg类都与相同的Ig-alpha;/Ig-beta;异二聚体非共价偶联。mIg分子的膜近端重链结构域是稳定结合Ig-alpha;/Ig-beta;异二聚体所必需的。此外,mIg分子的TM区和Ig-alpha;/Ig-beta;异二聚体与BCR复合物的形成密切相关。mIg HC结构域的25个氨基酸长的TM区域以螺旋的形式穿过细胞膜。这个序列包含几个极性氨基酸( mIgM为9个,mIgD为7个),它们分布在螺旋的两侧。螺旋的一侧在不同mIg类之间是保守的。并且在mIgM的情况下,已经显示出与Ig-alpha;/Ig-beta;结合。
成熟的B淋巴细胞在其表面共表达一种IgD-BCR和一种IgM-BCR。用抗mIgD抗体治疗这些细胞只会导致mIgD相关Ig-alpha;磷酸化,而抗mIgM抗体会导致mIgM相关Ig-alpha;磷酸化。这两种不同类型的BCR可以传输不同的信。BCR的表达是阳性选择未成熟B细胞和维持或存活成熟B细胞所必需的。这可能表明,在没有抗原的情况下,BCR已经发送信号。这种选择或维护信号的性质目前尚不清楚,但可能涉及预先形成的BCR信令复合体。抗原结合后,存活信号转化为激活信号。信号转导的早期步骤是蛋白酪氨酸激酶的激活,该激酶磷酸化包括Ig-alpha;/Ig-beta;杂二聚体在内的几种底物蛋白。Ig-a和Ig-b的磷酸化ITAMs作为含有SH2结构域的蛋白质如酪氨酸激酶Syk的停靠点。对于BCR激活,需要多价抗原或抗BCR抗体。因此,有人提出,在抗原结合时,几个单体受体紧密接近,从而允许BCR相关激酶的交叉磷酸化。
尽管BCR胞内结构域启动信号传递后的级联事件变得更具特征,但目前我们对抗原结合胞外结构域触发这些事件的分子机制知之甚少。我们既不了解抗原结合对BCR的影响,也不了解BCR的哪些结构特征对信号传导的启动很重要。在B细胞接触膜抗原的第一瞬间,BCR重新分布到聚集近侧信号分子的微团簇中。膜抗原对BCR的微聚集可能仅仅是BCR通过多价抗原结合的物理交联的反应,正如已经观察到的对溶液中B细胞结合的多价抗原的反应。然而,有一些证据表明,膜拓扑和肌动蛋白细胞骨架有助于响应膜相关抗原形成免疫受体微团簇表明BCR微聚集反应膜相关抗原的分子机制可能与介导可溶性抗原诱导聚集的分子机制不同。
最近的一些研究表明,B细胞和T细胞中抗原受体的激活发生在受体微团簇中,该微团簇是在淋巴细胞在成熟免疫突触形成之前接触抗原呈递表面后形成的。然而,微团簇的分子性质还不清楚。利用新的单分子成像技术,有人提供了免疫突触中BCRs有两个层次的组织的证据,首先是BCRs和抗原在微观微团簇中的聚集,在微观微团簇中BCRs被限制在它们的运动中,但不是固定的,其次是在微观微团簇中抗原的亚微观分子水平寡聚化通过BCR的mIg相互作用介导的结合BCR。相关结果表明,单价膜抗原结合后,微团簇寡聚物依赖于mIg复合物的Cmu;4结构域和mIgM跨膜区N末端部分的过程中形成。Cmu;4结构域缺失以及mIgM跨膜区突变的BCRs没有被抗原固定,也没有下游信号被激活。在B细胞与含抗原双层接触的初始阶段,当新形成的荧光抗原微团簇可以在微观水平上很好地分辨时,对单个BCR分子的跟踪显示,在这些微团簇中形成了不动的低聚物。与形成固定寡聚物时对Cmu;4结构域的要求相反,这种微团簇中BCR和抗原的积累不受Cmu;4结构域缺失的影响。总的来说,这些结果表明,通过Cmu;4和跨膜域的同型BCR寡聚化发生在突触微团簇内,并且是信号启动所必需的。
目前我们不知道BCR是如何通过与单价抗原在膜上的结合引发mIg的Fc结构域寡聚化的,但推测BCR与膜系留抗原结合会促进BCR胞外结构域的构象或取向变化,从而暴露Cmu;4结构域上的聚集界面。因此在本课题中我们尝试利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,定点造成mIgM重链区结构域突变,经基因测序确认在DNA分子水平突变成功后,利用Western-blot再次在蛋白质水平确认突变。随后利用单分子成像技术(Confocol、TIRF)观察突变细胞株。尝试解释在BCR寡聚过程中该区域的机能。
