來源：生物谷 2015-05-21 13:59

2015年5月21日 訊 /生物谷BIOON/ -- "交叉呈遞"是免疫學(xué)中一個(gè)重要的概念。受到抗原刺激的抗原呈遞細(xì)胞（Antigen Presenting Cell, APC），主要是樹突狀細(xì)胞（Dendritic cell, DC）能夠?qū)⒖乖镔|(zhì)分解，然后與MHC分子進(jìn)行裝配，最后將該抗原-MHC復(fù)合體表達(dá)于細(xì)胞表面。特定的抗原-MHC復(fù)合體能夠與T細(xì)胞表面的TCR進(jìn)行相互作用，并配合輔助分子的相互作用達(dá)到激活T細(xì)胞的目的。其中，MHC-I-抗原復(fù)合體能夠激活CD8+T細(xì)胞，而HMC-II-抗原復(fù)合體能夠激活CD4+T細(xì)胞。經(jīng)典的MHC-I抗原呈遞依賴于胞漿中的抗原，而"交叉呈遞"為MHC-I對胞外抗原的識別提供的路徑。

"交叉呈遞"主要由DC實(shí)現(xiàn)。它能夠介導(dǎo)非DC感染的病原體的呈遞，并激活CD8+T細(xì)胞。盡管這一概念十分成熟，然而精細(xì)的分子機(jī)制卻尚待研究。

目前對于交叉呈遞的機(jī)制有兩種假說：1. 液泡通路。該假說認(rèn)為外界的病原體分子通過內(nèi)吞的作用進(jìn)入胞內(nèi)體中，并接受溶酶體蛋白酶切割碎片化，之后抗原物質(zhì)在胞內(nèi)體中與回收的MHC-I分子進(jìn)行裝配并再次釋放至細(xì)胞表面；2. 胞內(nèi)體-胞漿通路。切割后的抗原物質(zhì)通過膜上的通道從胞內(nèi)體中釋放至胞漿中，之后被胞漿中的蛋白酶切割碎片化，最終與經(jīng)典的MHC-I通路合流。目前學(xué)者普遍認(rèn)為第二種假說是主要的裝配方式。

對于胞內(nèi)體-胞漿通路來說，最重要的步驟是抗原從胞內(nèi)體中釋放到胞漿外。之前的研究通過利用外毒素A抑制"內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解元件（ERAD）"達(dá)到了抑制交叉呈遞的作用，因此，一些重要的此類蛋白，包括Sec61與Derlin-1，被認(rèn)為參與了交叉呈遞的這一關(guān)鍵步驟。然而這一說法缺乏直接的證據(jù)支持。最近，來自德國波恩大學(xué)的Sven Burgdorf課題組在《immunity》雜志發(fā)表了最新的研究，證明了Sec61參與了交叉呈遞中抗原從胞內(nèi)體中向胞漿釋放的關(guān)鍵作用。

首先，作者重復(fù)了前人的結(jié)果：他們用小鼠BMDC（骨髓來源的DC）與OVA抗原共同孵育，之后加入外毒素A處理（或不處理），之后將處理過的DC與OT-I或OT-II進(jìn)行共培養(yǎng)，并檢測后續(xù)的T細(xì)胞的激活情況（IL-2的表達(dá)）。結(jié)果顯示，外毒素的處理能夠明顯抑制OT-I的激活，但OT-II的激活并不受影響。這一結(jié)果一方面說明DC存在交叉呈遞的效應(yīng)，另一方面了說明外毒素的處理特異性抑制了交叉呈遞的過程。

之后，作者利用電轉(zhuǎn)的方法將OVA-mRNA與GFP-mRNA轉(zhuǎn)入BMDC內(nèi)部進(jìn)行胞內(nèi)表達(dá)。之后將處理過的DC與OT-I進(jìn)行孵育。結(jié)果顯示，電轉(zhuǎn)后的DC也能夠刺激OT-I的激活，然而這一效應(yīng)不再能夠被外毒素A所抑制。之后作者通過流式與WB的結(jié)果證明了外毒素A能夠抑制MHC-I -OVA復(fù)合體的形成以及胞漿中OVA的量。這一結(jié)果說明一旦成熟的抗原物質(zhì)進(jìn)入胞漿中，外毒素A的抑制效應(yīng)就得到了解除。

外毒素A已知能夠抑制多種ERAD的活性，包括Sec61與Derlin-1。首先，作者通過shRNA的方式敲低了Derlin-1的表達(dá)水平，結(jié)果顯示這一方法并不能夠抑制交叉呈遞效應(yīng)。之后，作者將目光轉(zhuǎn)移到了另外一種蛋白Sec61身上。Sec61具有兩個(gè)成員，Sec61a1與Sec61a2。通過RT-PCR分析，作者發(fā)現(xiàn)BMDC中Sec61a1的表達(dá)量要高于Sec61a2。另外，通過電轉(zhuǎn)siRNA的方法將BMDC中Sec61a1的水平降低后作者發(fā)現(xiàn)BMDC交叉呈遞的效應(yīng)得到了顯著的降低。而如果同時(shí)直接在胞漿中導(dǎo)入OVA-mRNA則這一抑制效應(yīng)得到了解除，另外直接利用OT-I特異性抗原多肽刺激也不會受到Sec61a1敲低帶來的負(fù)面影響。這說明Sec61a1通過調(diào)節(jié)抗原從胞內(nèi)體中的釋放來達(dá)到交叉呈遞的目的。

之后，作者通過電鏡的手段證明了Sec61a1存在于胞內(nèi)體膜表面的事實(shí)。

為了進(jìn)一步證明Sec61a1的生理功能。作者通過噬菌體表面展示技術(shù)篩選到了特異性識別Sec61a1的抗體（scFv片段），并找到了一類可以特異性抑制Sec61a1向胞內(nèi)體募集的scFv。

之后，作者通過慢病毒轉(zhuǎn)染的方式向BMDC中導(dǎo)入了該特異性scFv的質(zhì)粒，并重復(fù)了以上實(shí)驗(yàn)。熒光成像結(jié)果顯示，該scFv能夠與Sec61a1很好地共定位，同時(shí)該scFv能夠明顯抑制胞漿中OVA的含量以及成熟MHC-I 抗原復(fù)合體的含量。最終的激活實(shí)驗(yàn)也表明該scFv能夠抑制交叉呈遞效應(yīng)。

最后，他們利用TRIF-/-小鼠的DC發(fā)現(xiàn)TRIF蛋白也參與了這一交叉呈遞的過程。

綜上，作者利用一系列的體外實(shí)驗(yàn)證明了Sec61a1在介導(dǎo)DC交叉呈遞中的重要作用。（生物谷Bioon.com）

DOI: http://dx./10.1016/j.immuni.2015.04.008

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.