C型凝集素MGL在免疫调节及信号转导中的研究进展

卜庆盼，陈 阳，林炎玲，张丽娇

(长春师范大学生命科学学院，长春 130032)

树突细胞(DC)是体内专职的抗原递呈细胞，其表面表达丰富的Tool样受体(TLRs)和C-型凝集素受体(CLRs)等模式识别受体。CLRs可以作为抗原内化受体，通过识别抗原表面的碳水化合物结构参与DC对抗原的内化、处理和递呈，在疾病的抗感染免疫中发挥重要作用。巨噬细胞半乳糖型凝集素/C-型凝集素受体家族成员10A(MGL/ CLEC10A/CD301)为表达在未成熟DC或巨噬细胞上的CLRs家族中的一种，属Ⅱ型跨膜蛋白，主要由N端胞浆区、跨膜区、颈区和C端胞外碳水化合物结合区(CRD)构成。MGL的CRD区主要结合末端带有的GalNAc聚糖结构的糖蛋白或糖脂，而CRD区中的氨基酸QPD(Gln-Pro-Asp)结构域决定了MGL对碳水化合物特异性识别。MGL胞浆区的YENF(Tyr-Glu-Asn-Phe)和LL(Leu-Leu)氨基酸基序参与MGL介导的抗原内化作用。MGL通过识别含有GalNAc聚糖结构的配体参与多种生理病理过程，其配体特异性、免疫调节功能及信号转导机制近年来受到广泛关注。

1 MGL配体特异性

人MGL(hMGL)基因位于人染色体17p13上，其表达产物MGL蛋白能够结合多种病原体和细胞。曼氏血吸虫(S.mansoni)分泌的SEA、Marburg病毒和Ebola 病毒上的GP、T细胞表面的CD45和CD43以及肿瘤细胞表面的MUC1陆续被鉴定为MGL的配体。另有实验表明，MGL可以结合内皮细胞，说明其内皮细胞表面也存在MGL配体。血管性血友病因子VWF和重组MGL蛋白的结合呈现剂量依赖型变化，这表明MGL为血管性血友病因子的新型受体。病原体或肿瘤细胞上的N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)为人MGL主要的糖结合表位。小鼠、大鼠中均存在在人MGL同聚物，其基因定位及配体特异性各不相同。mmgl1和mmgl2为位于小鼠染色体11B3上的两个不同的MGL基因，编码的mMGL1蛋白对含有多个末端galactose和GalNAc结构或Lex结构的糖蛋白具有较高亲和力。mMGL1蛋白上的Asp94、Trp96和Asp118等氨基酸位点主要介导其与Lex中的galactose的相互作用，Ala89和Thr111参与其与Lex中fucose的结合。MGL1与MGL2氨基酸序列非常相似，但mMGL2展现了与mMGL1不同的糖结合特异性。mMGL2特异性识别蛋白中的α-GalNAc和β-GalNAc结构。于对应MGL1氨基酸结构中的Ala89和Thr111，mMGL2 的89位和11位氨基酸分别为Arg和Ser。另有报道，mMGL2 中Leu61、Arg89、His109、Arg115 和Tyr125这5个氨基酸对其与 GalNAc 的结合十分重要。大鼠MGL(rMGL)基因定位于染色体10q24上，rMGL能够识别Lea、Lex及末端含有galactose和GalNAc的糖蛋白[1]。

2 MGL介导的免疫调节

2.1 MGL参与DC对抗原的捕获、内化和递呈

DCs作为最有效的抗原递呈细胞，在未成熟状态下通过CLRs捕获和内化抗原，将其加工处理后DC成熟，然后将抗原肽递呈给T细胞。MGL和其他CLRs成员相似，在抗体anti-MGL或配体PAA-GalNAc的刺激下可迅速参与DC对抗原的捕获和内化，并递呈给效应CD4+T细胞。MGL胞浆区的YENF和LL氨基酸基序参与MGL介导的抗原内吞作用，且YENF基序中的Tyr-5的对MGL介导的内吞作用必不可少。MGL内化抗原的机制还并不是很清楚，但免疫荧光结果显示，MGL内化的抗原常转运到胞吞体和溶酶体并递呈给MHC复合物。人工合成的Tn-MUC19Tn-3TR糖肽在被MGL内化后共定位于DCs的HLA-I、HLA-II腔室，配体anti-MGL可被MGL递呈到HLA-II腔室，诱导T细胞产生IFN-γ。这些都表明了MGL在参与DC抗原递呈过程中的重要性。

2.2 MGL参与T细胞功能的调节

酪氨酸磷酸酯酶CD45的mRNA经历选择性剪接，可在白细胞中形成五个亚型(ABC，AB，BC，B和RO)。MGL识别除CD45RO之外的所有的CD45亚型，效应T细胞上CD45RB展现较强的糖基化水平，因此与MGL结合更紧密。MGL与激活T细胞结合后通过减少CD45磷酸酶活性、抑制Lck的激活和Ca2动员来负向调节T细胞功能，导致T细胞活化和增殖受抑制、凋亡增加、细胞因子分泌减少[2]。免疫抑制细胞Treg(CD4+CD25+FOXP3+)的活性可以通过MGL与CD45RA的作用而被调节。MGL通过识别Treg细胞上的CD45RA，明显减少了Treg细胞分泌IL-10和IFN-γ的能力，进而减弱Treg细胞的抑制功能，但对IL-4和IL-17没有影响，不影响Treg细胞向其他Th细胞的转化(如Th1，Th2和Th17)，也不影响Treg细胞的凋亡。

2.3 MGL与病原体免疫

MGL可以结合少数病毒、寄生虫和细菌等病原体[3]。丝状病毒和Ebola病毒表达的糖蛋白GP可通过结合MGL而促进病毒对细胞的接触和感染。MGL可作为流感病毒A/Guangdong/93的粘附受体有利于流感病毒进入机体。曼氏血吸虫分泌的可溶性卵抗原SEA上的糖结构LDN和LDNF能够被DCs表面的MGL特异性地识别，且SEA能够通过MGL影响TLR3和TLR4信号诱导的DC成熟，并诱导T细胞向Th2细胞方向极化。MGL还可以识别细菌性病原体淋球菌(N.gonorrhoeae)和空肠弯曲杆菌(C.jejuni)。N.gonorrhoeae表面蛋白携带有N-GalNAc糖结构，通过与MGL的相互作用促进IL-4的产生，进而促进Th2细胞分化。C.jejuni可通过与MGL相互作用进而抑制DC产生IL-6。另有最新报道，血管性血友病因子VWF抗原的水平在MGL1-/-mice 中显著升高，VWF和hMGL蛋白的结合呈现剂量依赖型变化，且MGL有助于VWF和高度唾液酸化的VWF的体内清除。

2.4 MGL与肿瘤免疫

DC在肿瘤免疫及治疗中的作用近年来引起了广泛关注。癌组织或细胞中的蛋白常发生异常表达和糖基化，暴露出肿瘤特异性糖抗原，如Tn抗原、TF抗原、Lewis抗原和等，可作为DC上CLRs的配体参与DC免疫调节。MGL能够结合结直肠细胞、乳腺癌细胞和黑色素瘤细胞等多种肿瘤细胞。与正常结肠组织相比，结肠癌组织来源的高糖基化的黏蛋白MUC1展现了与MGL结合的高亲和力。乳腺癌细胞表面的Tn和STn的MUC1与MGL高结合。设计开发MGL功能性配体sv6D，能够诱导免疫细胞的成熟，使患有卵巢癌的小鼠的生存周期延长。III期结肠癌患者临床实验显示，其病人结肠癌组织中MGL配体的表达与BRAF基因突变相关，且展现较低的存活率。

3 MGL介导的信号转导途径

MGL同其他CLRs相似，可作为信号受体参与影响DC功能。MGL配体不同，对DC引发的效应及信号表型改变不同。人工合成的MUC1-9Tn 及anti-MGL 作为MGL配体能够促进 MGL 寡聚化，并通过活化磷酸化ERK1/2 和p50/100而活化ERK和NF-κB信号通路，进而促进DC的成熟。MGL信号途径常常影响TLR介导的DC产生细胞因子的能力。anti-MGL可促进DC产生IL-12的能力，并减少IL-10的分泌。另有文献报道，anti-MGL和MGL糖配体 (Tn3-TT)4能够增加Mo-DC中TLR信号介导的IL-10和TNF的分泌，并引发ERK和CREB的活化(如图1a)。

图1 MGL介导的细胞信号转导途径Fig.1 MGL-mediated signaling pathways

MGL除了参与对DC功能的信号调节，也通过信号转导影响T细胞功能。MGL通过CD45结合T细胞并负调节其活化、增殖和细胞因子的产生。其分子机制在于，T细胞中ERK和Calcineurin-NFAT的信号级联通路降低了Tn抗原合成相关的Core1合酶和分子伴侣Cosmc的表达，使T细胞中MGL配体CD45上Tn抗原大量积累，进而促进了MGL与活化T细胞的相互作用。这个过程完全依赖于PKC信号分子，但NF-κB和AP-1均不参与此过程(如图1b)。且MGL通过诱导AIF或EndoG从线粒体易位到细胞核，为介导活化T 细胞Jurkat的caspase-非依赖型细胞死亡的重要原因[4]。对于CD4+调节性T细胞Treg来讲，其FOXP3的稳定表达需要TSDR(Treg specific demethylated region)的去甲基化，因此FOXP3转录因子甲基化的增加会破坏Treg细胞的功能。有研究显示，重组MGL能够增加Treg细胞中FOXP3的甲基化。MGL与Treg细胞中CD45RA的相互作用能够下调CD45磷酸酶的活性，增加蛋白激酶Lck上Y505的磷酸化，进而减弱Lck活性。Y505的磷酸化使Lck失活，而Y394的磷酸化可以通过激活ZAP-70，而触发TCR活化信号促进T细胞增殖。重组MGL可减弱Treg细胞中ZAP-70的表达及Y394的磷酸化[5]。总而言之，MGL与CD45RA的作用使Lck受到抑制，ZAP70失活，增加FOXP3的甲基化，最终减少抑制性细胞因子的产生(如图1c)。

4 结论与展望

C型凝集素MGL是一种能够调节各类免疫反应的多功能分子，它不仅可以通过识别内化等方式作用于DC或巨噬细胞，而且通过相互识别反作用于T细胞，在病原体免疫和肿瘤免疫等方面都发挥着重要的调节和信号转导作用。但是与此同时，关于MGL免疫功能和MGL信号传导途径的很多问题还需要继续探讨。比如人MGL配体的特异性氨基酸结合位点是什么？MGL可以识别多种肿瘤细胞，但是除MUC1外，肿瘤中其他MGL配体还未鉴定。癌细胞中MGL配体糖基化的机制是什么？如何解释不同的MGL配体类型引发的DC反应和信号转导机制不同？因此，根据MGL的生物学特性，进一步研究其在免疫调节作用及其表达调控机制，对进一步理解免疫应答的精细调节及疾病发病机制的复杂性等有着重要的理论意义。同时，设计开发针对MGL相关的疫苗和药物为许多疾病的治疗与预防提供了一种新方向。