TCR、MHC 和肽链之间的关系

TCR（T 细胞受体）、MHC（主要组织相容性复合体）和抗原肽（peptide）之间有密切的功能和结构关系，它们共同构成了免疫系统中 TCR-pMHC 复合物 的核心。以下从结构和功能角度详细说明它们的关系：

1. MHC（主要组织相容性复合体）

功能

  • MHC 是一种蛋白质复合物，位于抗原呈递细胞（如树突状细胞、巨噬细胞）的表面。
  • 主要作用是将外来或自身蛋白的降解产物（即抗原肽）呈递给 T 细胞，激活免疫应答。
  • 根据其结构和功能分为两类：
    1. MHC Class I：主要在几乎所有有核细胞中表达，向 CD8+ T 细胞（杀伤性 T 细胞）呈递内源性抗原（如病毒蛋白）。
    2. MHC Class II：主要在抗原呈递细胞中表达，向 CD4+ T 细胞（辅助性 T 细胞）呈递外源性抗原（如细菌蛋白）。

与肽链的关系

  • MHC 的结构包含一个 肽结合槽（peptide-binding groove），负责结合抗原肽（通常是 8-25 个氨基酸）。
  • MHC 通过肽槽的适配性选择性结合特定长度和特征的肽链。

2. 肽链（抗原肽，peptide）

功能

  • 抗原肽是由病原体（病毒、细菌）或宿主细胞内的蛋白质降解产生的小分子肽段。
  • 它被 MHC 结合后，作为识别信号呈递给 TCR，用于区分“自我”和“非自我”成分。

与 TCR 和 MHC 的关系

  • 与 MHC：抗原肽嵌入 MHC 的肽结合槽，并通过氢键、疏水作用等与 MHC 结合形成稳定的 pMHC 复合物。
  • 与 TCR：抗原肽的氨基酸序列和空间结构决定了是否能被特定的 TCR 识别。TCR 与肽段的接触点往往集中在肽链的中间区域（核心段）。

3. TCR（T 细胞受体）

功能

  • TCR 是表达在 T 细胞表面的一种异二聚体蛋白，负责识别 MHC 提呈的抗原肽。
  • 每个 TCR 都具有特定的抗原特异性，即只能识别特定的 pMHC 复合物。

结构

  • 由两条链（α链和β链，或在少数情况下 γ链和δ链）组成。
  • 两条链的 可变区（Variable Region） 形成一个抗原结合位点，直接与 pMHC 复合物相互作用。
  • CDR 环（互补决定区） 是 TCR 上直接参与结合的关键区域，尤其是 CDR3，它对肽段识别至关重要。

与 MHC 和肽链的关系

  • 与 MHC：TCR 的部分 CDR 环（如 CDR1 和 CDR2）直接与 MHC 的表面区域（如 α1 和 α2 或 β1 和 β2 域）相互作用，用于辅助稳定结合。
  • 与肽链：TCR 的 CDR3 环特异性结合 MHC 中的肽链。肽链中氨基酸的序列和构象对 TCR 的识别至关重要。

4. 三者如何协同作用

  1. MHC 加载肽链：
    • 肽链通过抗原呈递细胞的处理后，被加载到 MHC 的肽结合槽中，形成 pMHC（peptide-MHC 复合物）。
  2. pMHC 激活 TCR：
    • TCR 通过其可变区与 pMHC 的抗原肽和 MHC 两部分同时结合。
    • TCR 对肽链的结合通常是高度特异的，少量氨基酸的突变可能会影响 TCR 的识别能力。
  3. 免疫应答的启动：
    • 如果 TCR 成功识别 pMHC 复合物，则触发 T 细胞活化，进而引发特定的免疫应答（如细胞毒作用或分泌细胞因子）。

5. 关系总结：层次结构与功能关联

  • MHC 提供一个“舞台”来展示 肽链（抗原）。
  • 肽链 是被识别的“信号”，用于区分病原体与自身。
  • TCR 是“侦察兵”，专门识别由 MHC 提呈的肽链，并决定免疫反应是否启动。