Kinetisk segregationsmodell av T-cellsaktivering
Kinetisk segregation är en modell som föreslås för mekanismen för T-cellsreceptor ( TCR) triggning. Den ger en förklaring till hur TCR- bindning till sin ligand utlöser T-cellsaktivering , baserat på storlekskänslighet för de inblandade molekylerna. Simon J. Davis och Anton van der Merwe, University of Oxford , föreslog denna modell 1996. Enligt modellen initieras TCR-signalering genom segregering av fosfataser med stora extracellulära domäner från TCR-komplexet när de binder till dess ligand, vilket tillåter små kinaser att fosforylera intracellulära domäner av TCR utan hämning. Det kan också vara tillämpbart på andra receptorer av den icke-katalytiska tyrosin-fosforylerade receptorfamiljen såsom CD28 .
Mekanism
På plasmamembranet hos en T-cell finns T-cellsreceptorn (består av α,β-kedjor och multipla CD3 -adapterproteiner), såväl som molekyler som inducerar signalering (tyrosinkinas Lck fosforylerar ITAMs i CD3-komplex) och faktorer som hämmar signalering (tyrosinfosfataser CD45 och CD148). I den vilande T-cellen kolliderar alla molekyler upprepade gånger med hjälp av diffusion . TCR/ CD3 -komplexet fosforyleras ständigt av Lck . På grund av ett överflöd av CD45 och CD148 i cellmembranet avlägsnas fosforyleringar lätt innan de kan rekrytera nedströms signalmolekyler. Den totala fosforyleringen av TCR är låg och tonisk TCR-signalering undviks.
TCR/peptid- MHC- komplexet, som bildas när en T-cell känner igen sin ligand på en antigenpresenterande cell (APC) och T-cell-APC-kontakten inträffar, sträcker sig över en kort längd. Detta resulterar i bildandet av nära kontaktzoner mellan T-cellens membran och antigenpresenterande cell (~15 nm från varandra) runt TCR/peptid-MHC-komplexet. Fosfataser CD45 och CD148 med mycket större ektodomäner än TCR är steriskt uteslutna från de nära kontaktzonerna, medan regionen fortfarande är tillgänglig för det lilla kinaset Lck. Detta stör balansen mellan kinasaktivitet och fosfatasaktivitet och ITAM-fosforylering gynnas starkt. Sådan förlängd fosforylering av ITAMs av Lck-kinas ger tid för ZAP-70- rekrytering, dess aktivering genom fosforylering och efterföljande fosforylering av adapterproteiner LAT och SLP-76 . Fullständig T-cellsaktivering initieras av flera triggningshändelser som beskrivs ovan. När T-cells- och APC-membran separeras, försvinner den nära kontaktzonen och tyrosinfosfataser med stor ektodomän tillåts återställa grundtillståndet.
Stödjande bevis
Under ligandbindning exkluderas CD45 och CD148 från TCR-regionen. Det visades också att både trunkeringen av CD45 och CD148 (därav kan komma in i den nära kontaktzonen) och förlängningen av MHC hämmar TCR-utlösning. Dessutom påverkas CAR-cellfunktionen av storleken på liganden som den känner igen. Slutligen kan T-celler aktiveras av pMHC immobiliserad på en plattyta men inte av löslig, monomer pMHC, vilket ger bevis för att TCR-utlösande beror på att begränsa bredden mellan två membran.
Kinetisk segregation som modell för andra signalreceptorer
Antikroppsinducerad signalering av CD28
I den vilande T-cellen finns ingen nettofosforylering av CD28 (en av molekylerna som tillhandahåller samstimulerande signaler som krävs för T-cellsaktivering). Kinetisk segregeringsmodell använder här samma förklaring som den ger låg nettofosforylering av TCR i den vilande T-cellen som beskrivits tidigare.
Bindning av både konventionella och superagonistiska (mitogena) antikroppar i suspension begränsar inte defosforyleringseffekten av fosfataser som verkar på CD28. Men när dessa antikroppar är immobiliserade (antingen av sekundär antikropp bunden till plast eller av Fc-receptorer på andra celler ) avsevärd sterisk begränsningar dyker upp. Det bör noteras att den immobiliserade konventionella antikroppen utgör mindre framträdande rumsliga begränsningar än den immobiliserade superagonistiska antikroppen. CD45-fosfatas är inte helt uteslutet från närkontaktszonen och därmed är signalen som genereras i fallet med en konventionell antikropp svagare. Immobiliserade superagonistiska antikroppar bundna till CD28 utesluter CD45-fosfataser fullständigt och signalen som leder till T-cellsaktivering är starkare.
Ytterligare ansökningar
Tyrosinkinaset Lck fungerar antingen i samband med en co-receptormolekyl ( CD4 eller CD8 ) eller som ett fritt Lck-kinas. Den kinetiska segregationsmodellen kan tillämpas på både co-receptorberoende och co-receptoroberoende signalering genom TCR.