C型凝集素MGL在免疫調節及信號轉導中的研究進展

卜慶盼，陳 陽，林炎玲，張麗嬌

(長春師范大學生命科學學院，長春 130032)

樹突細胞(DC)是體內專職的抗原遞呈細胞，其表面表達豐富的Tool樣受體(TLRs)和C-型凝集素受體(CLRs)等模式識別受體。CLRs可以作為抗原內化受體，通過識別抗原表面的碳水化合物結構參與DC對抗原的內化、處理和遞呈，在疾病的抗感染免疫中發揮重要作用。巨噬細胞半乳糖型凝集素/C-型凝集素受體家族成員10A(MGL/ CLEC10A/CD301)為表達在未成熟DC或巨噬細胞上的CLRs家族中的一種，屬Ⅱ型跨膜蛋白，主要由N端胞漿區、跨膜區、頸區和C端胞外碳水化合物結合區(CRD)構成。MGL的CRD區主要結合末端帶有的GalNAc聚糖結構的糖蛋白或糖脂，而CRD區中的氨基酸QPD(Gln-Pro-Asp)結構域決定了MGL對碳水化合物特異性識別。MGL胞漿區的YENF(Tyr-Glu-Asn-Phe)和LL(Leu-Leu)氨基酸基序參與MGL介導的抗原內化作用。MGL通過識別含有GalNAc聚糖結構的配體參與多種生理病理過程，其配體特異性、免疫調節功能及信號轉導機制近年來受到廣泛關注。

1 MGL配體特異性

人MGL(hMGL)基因位于人染色體17p13上，其表達產物MGL蛋白能夠結合多種病原體和細胞。曼氏血吸蟲(S.mansoni)分泌的SEA、Marburg病毒和Ebola 病毒上的GP、T細胞表面的CD45和CD43以及腫瘤細胞表面的MUC1陸續被鑒定為MGL的配體。另有實驗表明，MGL可以結合內皮細胞，說明其內皮細胞表面也存在MGL配體。血管性血友病因子VWF和重組MGL蛋白的結合呈現劑量依賴型變化，這表明MGL為血管性血友病因子的新型受體。病原體或腫瘤細胞上的N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)為人MGL主要的糖結合表位。小鼠、大鼠中均存在在人MGL同聚物，其基因定位及配體特異性各不相同。mmgl1和mmgl2為位于小鼠染色體11B3上的兩個不同的MGL基因，編碼的mMGL1蛋白對含有多個末端galactose和GalNAc結構或Lex結構的糖蛋白具有較高親和力。mMGL1蛋白上的Asp94、Trp96和Asp118等氨基酸位點主要介導其與Lex中的galactose的相互作用，Ala89和Thr111參與其與Lex中fucose的結合。MGL1與MGL2氨基酸序列非常相似，但mMGL2展現了與mMGL1不同的糖結合特異性。mMGL2特異性識別蛋白中的α-GalNAc和β-GalNAc結構。于對應MGL1氨基酸結構中的Ala89和Thr111，mMGL2 的89位和11位氨基酸分別為Arg和Ser。另有報道，mMGL2 中Leu61、Arg89、His109、Arg115 和Tyr125這5個氨基酸對其與 GalNAc 的結合十分重要。大鼠MGL(rMGL)基因定位于染色體10q24上，rMGL能夠識別Lea、Lex及末端含有galactose和GalNAc的糖蛋白[1]。

2 MGL介導的免疫調節

2.1 MGL參與DC對抗原的捕獲、內化和遞呈

DCs作為最有效的抗原遞呈細胞，在未成熟狀態下通過CLRs捕獲和內化抗原，將其加工處理后DC成熟，然后將抗原肽遞呈給T細胞。MGL和其他CLRs成員相似，在抗體anti-MGL或配體PAA-GalNAc的刺激下可迅速參與DC對抗原的捕獲和內化，并遞呈給效應CD4+T細胞。MGL胞漿區的YENF和LL氨基酸基序參與MGL介導的抗原內吞作用，且YENF基序中的Tyr-5的對MGL介導的內吞作用必不可少。MGL內化抗原的機制還并不是很清楚，但免疫熒光結果顯示，MGL內化的抗原常轉運到胞吞體和溶酶體并遞呈給MHC復合物。人工合成的Tn-MUC19Tn-3TR糖肽在被MGL內化后共定位于DCs的HLA-I、HLA-II腔室，配體anti-MGL可被MGL遞呈到HLA-II腔室，誘導T細胞產生IFN-γ。這些都表明了MGL在參與DC抗原遞呈過程中的重要性。

2.2 MGL參與T細胞功能的調節

酪氨酸磷酸酯酶CD45的mRNA經歷選擇性剪接，可在白細胞中形成五個亞型(ABC，AB，BC，B和RO)。MGL識別除CD45RO之外的所有的CD45亞型，效應T細胞上CD45RB展現較強的糖基化水平，因此與MGL結合更緊密。MGL與激活T細胞結合后通過減少CD45磷酸酶活性、抑制Lck的激活和Ca2動員來負向調節T細胞功能，導致T細胞活化和增殖受抑制、凋亡增加、細胞因子分泌減少[2]。免疫抑制細胞Treg(CD4+CD25+FOXP3+)的活性可以通過MGL與CD45RA的作用而被調節。MGL通過識別Treg細胞上的CD45RA，明顯減少了Treg細胞分泌IL-10和IFN-γ的能力，進而減弱Treg細胞的抑制功能，但對IL-4和IL-17沒有影響，不影響Treg細胞向其他Th細胞的轉化(如Th1，Th2和Th17)，也不影響Treg細胞的凋亡。

2.3 MGL與病原體免疫

MGL可以結合少數病毒、寄生蟲和細菌等病原體[3]。絲狀病毒和Ebola病毒表達的糖蛋白GP可通過結合MGL而促進病毒對細胞的接觸和感染。MGL可作為流感病毒A/Guangdong/93的粘附受體有利于流感病毒進入機體。曼氏血吸蟲分泌的可溶性卵抗原SEA上的糖結構LDN和LDNF能夠被DCs表面的MGL特異性地識別，且SEA能夠通過MGL影響TLR3和TLR4信號誘導的DC成熟，并誘導T細胞向Th2細胞方向極化。MGL還可以識別細菌性病原體淋球菌(N.gonorrhoeae)和空腸彎曲桿菌(C.jejuni)。N.gonorrhoeae表面蛋白攜帶有N-GalNAc糖結構，通過與MGL的相互作用促進IL-4的產生，進而促進Th2細胞分化。C.jejuni可通過與MGL相互作用進而抑制DC產生IL-6。另有最新報道，血管性血友病因子VWF抗原的水平在MGL1-/-mice 中顯著升高，VWF和hMGL蛋白的結合呈現劑量依賴型變化，且MGL有助于VWF和高度唾液酸化的VWF的體內清除。

2.4 MGL與腫瘤免疫

DC在腫瘤免疫及治療中的作用近年來引起了廣泛關注。癌組織或細胞中的蛋白常發生異常表達和糖基化，暴露出腫瘤特異性糖抗原，如Tn抗原、TF抗原、Lewis抗原和等，可作為DC上CLRs的配體參與DC免疫調節。MGL能夠結合結直腸細胞、乳腺癌細胞和黑色素瘤細胞等多種腫瘤細胞。與正常結腸組織相比，結腸癌組織來源的高糖基化的黏蛋白MUC1展現了與MGL結合的高親和力。乳腺癌細胞表面的Tn和STn的MUC1與MGL高結合。設計開發MGL功能性配體sv6D，能夠誘導免疫細胞的成熟，使患有卵巢癌的小鼠的生存周期延長。III期結腸癌患者臨床實驗顯示，其病人結腸癌組織中MGL配體的表達與BRAF基因突變相關，且展現較低的存活率。

3 MGL介導的信號轉導途徑

MGL同其他CLRs相似，可作為信號受體參與影響DC功能。MGL配體不同，對DC引發的效應及信號表型改變不同。人工合成的MUC1-9Tn 及anti-MGL 作為MGL配體能夠促進 MGL 寡聚化，并通過活化磷酸化ERK1/2 和p50/100而活化ERK和NF-κB信號通路，進而促進DC的成熟。MGL信號途徑常常影響TLR介導的DC產生細胞因子的能力。anti-MGL可促進DC產生IL-12的能力，并減少IL-10的分泌。另有文獻報道，anti-MGL和MGL糖配體 (Tn3-TT)4能夠增加Mo-DC中TLR信號介導的IL-10和TNF的分泌，并引發ERK和CREB的活化(如圖1a)。

圖1 MGL介導的細胞信號轉導途徑Fig.1 MGL-mediated signaling pathways

MGL除了參與對DC功能的信號調節，也通過信號轉導影響T細胞功能。MGL通過CD45結合T細胞并負調節其活化、增殖和細胞因子的產生。其分子機制在于，T細胞中ERK和Calcineurin-NFAT的信號級聯通路降低了Tn抗原合成相關的Core1合酶和分子伴侶Cosmc的表達，使T細胞中MGL配體CD45上Tn抗原大量積累，進而促進了MGL與活化T細胞的相互作用。這個過程完全依賴于PKC信號分子，但NF-κB和AP-1均不參與此過程(如圖1b)。且MGL通過誘導AIF或EndoG從線粒體易位到細胞核，為介導活化T 細胞Jurkat的caspase-非依賴型細胞死亡的重要原因[4]。對于CD4+調節性T細胞Treg來講，其FOXP3的穩定表達需要TSDR(Treg specific demethylated region)的去甲基化，因此FOXP3轉錄因子甲基化的增加會破壞Treg細胞的功能。有研究顯示，重組MGL能夠增加Treg細胞中FOXP3的甲基化。MGL與Treg細胞中CD45RA的相互作用能夠下調CD45磷酸酶的活性，增加蛋白激酶Lck上Y505的磷酸化，進而減弱Lck活性。Y505的磷酸化使Lck失活，而Y394的磷酸化可以通過激活ZAP-70，而觸發TCR活化信號促進T細胞增殖。重組MGL可減弱Treg細胞中ZAP-70的表達及Y394的磷酸化[5]。總而言之，MGL與CD45RA的作用使Lck受到抑制，ZAP70失活，增加FOXP3的甲基化，最終減少抑制性細胞因子的產生(如圖1c)。

4 結論與展望

C型凝集素MGL是一種能夠調節各類免疫反應的多功能分子，它不僅可以通過識別內化等方式作用于DC或巨噬細胞，而且通過相互識別反作用于T細胞，在病原體免疫和腫瘤免疫等方面都發揮著重要的調節和信號轉導作用。但是與此同時，關于MGL免疫功能和MGL信號傳導途徑的很多問題還需要繼續探討。比如人MGL配體的特異性氨基酸結合位點是什么？MGL可以識別多種腫瘤細胞，但是除MUC1外，腫瘤中其他MGL配體還未鑒定。癌細胞中MGL配體糖基化的機制是什么？如何解釋不同的MGL配體類型引發的DC反應和信號轉導機制不同？因此，根據MGL的生物學特性，進一步研究其在免疫調節作用及其表達調控機制，對進一步理解免疫應答的精細調節及疾病發病機制的復雜性等有著重要的理論意義。同時，設計開發針對MGL相關的疫苗和藥物為許多疾病的治療與預防提供了一種新方向。