現(xiàn)代科技綜述知識文庫：CD4抗原

1、現(xiàn)代科技綜述系列CD4抗原科技是人類區(qū)別于動物的重要文明之一，是人類對自然規(guī)律研究和利用的學(xué)科。本文提供對科技基本概念“CD4抗原”的解讀，以供大家了解。CD4抗原1983年第5次國際免疫學(xué)代表大會采用CD(cluster of differentiation)代表人白細(xì)胞表面抗原分化群，CD4即是其中一種極為重要的見于胸腺細(xì)胞和成人T細(xì)胞表面的分化抗原。CD4是一種非多態(tài)性的55kd糖蛋白，在人和小鼠中又分別稱之為T4Leu3和L3T4抗原。其主要功能為：(1)與抗原遞呈細(xì)胞(APC)上的類主要組織相容性復(fù)合物分子(MHC)的單態(tài)決定簇相結(jié)合，從而增強(qiáng)細(xì)胞細(xì)胞相互作用的親和力；(2)CD4糖

2、蛋白是一種可能介導(dǎo)細(xì)胞外源信號的動態(tài)實體，在穿膜信號傳導(dǎo)中起作用；(3)攜帶CD4的T細(xì)胞稱之為CD4+細(xì)胞或T4淋巴細(xì)胞，能向B細(xì)胞提供激活信號，或誘導(dǎo)帶CD8標(biāo)志的T細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞毒抑制細(xì)胞，因此在免疫系統(tǒng)中起重要作用；(4)人CD4是獲得性免疫缺陷綜合征(艾滋病)病原體人免疫缺陷病毒(HIV)的受體，是HIV侵入細(xì)胞的門戶。CD4分子在T細(xì)胞功能中的作用及其與HIV感染的關(guān)系，使其成為當(dāng)今分子生物學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。近年來，CD4研究中的突破性進(jìn)展首推CD4基因結(jié)構(gòu)的闡明，隨后證明CD4抗原是免疫球蛋白(Ig)超族的成員。1985年，麥頓(Maddon)等首次分離出長約3kb的CD4cDN

3、A，測定了核苷酸序列。證明其最長開放閱讀框架延伸1374個核苷酸，成熟CD4由435個氨基酸組成。1986年，亞索伯(Issobe)等確定CD4基因組長約33kb，由9個外顯子和7個內(nèi)含子組成，定位于12號染色體短臂，同任何已知Ig基因家族的座位不相聯(lián)鎖。1987年，利特曼(Littman)等證明CD4多肽由5個胞外功能域(L，E1，E2，E3和E4)、一段疏水穿膜殘基(TM，31個氨基酸)和一段40個殘基的細(xì)胞漿內(nèi)尾部(C)組成。成熟CD4mRNA編碼一個帶氨基端疏水信號肽序列的蛋白；信號肽之后是一同Ig輕鏈可變區(qū)(V)具有廣泛同源性的功能域(E1，99個氨基酸殘基)，在氨基酸序列和預(yù)測的2

4、級結(jié)構(gòu)兩方面的同源性表明，此區(qū)在其折疊模式上同Ig可變區(qū)十分相似。CD4其余270個胞外氨基酸與數(shù)據(jù)庫中的其它蛋白質(zhì)無很強(qiáng)的同源性。1987年，克拉克(Clark)等將這段長序列分成3個功能域，也同Ig家族功能域特別是多聚Ig受體區(qū)域具有某些結(jié)構(gòu)同源性。在E1和E3區(qū)各有兩個在人和大鼠中均很保守的半胱氨酸殘基，可能與域內(nèi)二硫鍵形成有關(guān)。此區(qū)每域皆由分開的外顯子編碼，表明它們在糖蛋白中的確形成不同的功能域(E2E4)。CD4與其它Ig家族成員的突出區(qū)別是其與IgV區(qū)相似的E1功能域由兩個分開的外顯子編碼。早期，人們對CD4糖蛋白的興趣集中在其作為T細(xì)胞分化標(biāo)志方面。T細(xì)胞的異源二聚體受體(TcR

5、)在雙負(fù)(CD4，CD8)細(xì)胞上不存在，但見于50%的雙正(CD4+，CD8+)細(xì)胞和所有成熟的單正胸腺細(xì)胞。現(xiàn)仍不清楚成熟的胸腺細(xì)胞是來源于TcR+雙正細(xì)胞還是來源于未成熟的雙負(fù)前體；前一種可能性提示先表達(dá)的基因或其產(chǎn)物在發(fā)育期間可能被關(guān)閉。1986年，蘭尼爾(Lanir)等揭示外周T細(xì)胞中有小部分雙負(fù)細(xì)胞，以其CD3+表型無表面受體二聚體存在而與胸腺中大多數(shù)雙負(fù)細(xì)胞相區(qū)別。這些細(xì)胞似乎表達(dá)TcR的T鏈且與CD3復(fù)合物相締合。闡明這些細(xì)胞在缺乏CD4和CD8表達(dá)時的功能與特異性，可能有助于確定CD4和CD8在胸腺內(nèi)發(fā)育期間的作用。20世紀(jì)80年代中期，本杰明(Benjamin)等指出CD4和

6、CD8在胸腺細(xì)胞發(fā)育中的潛在作用。1985年，克魯斯貝克(Kruisbeak)給新生鼠注射抗類MHC分子抗體阻斷類限制性CD4+細(xì)胞的發(fā)育，表明在胸腺成熟期間變成CD4+的細(xì)胞和類MHC分子之間存在相互作用。其他學(xué)者在體內(nèi)研究中證明：同時給動物注射免疫抗原和CD4抗體將導(dǎo)致動物對抗原的持久耐受性。同年，沃爾德爾(Waldor)等指出這一途徑可用于免疫應(yīng)答的抗原特異性阻斷(AntigenSpecific abrogation ofimmune responses)，并已成功地用于逆轉(zhuǎn)小鼠自身免疫性實驗性變態(tài)反應(yīng)腦脊髓炎。某些研究者認(rèn)為，在TcR抗原相互作用的親和力不足以引起T細(xì)胞激活時可能需要C

7、D4和CD8作為輔助分子，分別同類和類MHC分子的不變區(qū)結(jié)合，以增進(jìn)細(xì)胞細(xì)胞親和力，促進(jìn)T細(xì)胞的激活。CD4不僅與MHC識別有關(guān)，還可能在穿膜信號傳遞中起重要作用。1986年，埃姆瑞奇(Emmrich)等證明CD4在佛波醇酯處理之后發(fā)生內(nèi)化(internalization)，而內(nèi)化則伴有一個胞漿內(nèi)絲氨酸殘基的磷酸化；并證明CD4的磷酸化與表皮生長因子受體及其它受體的磷酸化相似，即其內(nèi)化遵循蛋白激酶C介導(dǎo)的胞漿內(nèi)絲氨酸或蘇氨酸殘基的磷酸化方式。1991年，亞伯拉罕(Abraham)等指出，CD4胞漿內(nèi)功能域同一種淋巴專一性56kd蛋白酪氨酸激酶(P56lc)相互作用，可能參與CD4激活T細(xì)胞的功

8、能。80年代中期，許多研究者指出HIV的組織趨向性依賴于靶細(xì)胞上CD4抗原的表達(dá)，CD4糖蛋白至少構(gòu)成T細(xì)胞與單核細(xì)胞巨噬細(xì)胞上HIV受體的一部分，可能也是中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞的HIV受體。HIV入侵非淋巴類細(xì)胞還可能受CD4以外的受體，如Fc受體的介導(dǎo)，但是感染效率只有CD4+細(xì)胞的萬分之一。艾滋病免疫功能障礙主要是由于CD4+T細(xì)胞因HIV感染破壞而從循環(huán)中消失所致，體外實驗資料已證明，只有CD4+T細(xì)胞才容易被HIV感染。1986年，麥頓(Maddon)等證明人細(xì)胞系由于能表達(dá)轉(zhuǎn)染的人CD4抗原而獲得結(jié)合并內(nèi)化HIV的能力，從而直接證明CD4結(jié)合在HIV感染中的重要作用。1987年，科瓦爾斯

9、基(Kowalski)等利用突變分析證明CD4結(jié)合于HIV膜糖蛋白gp120羧基側(cè)。同年，拉斯基(Lasky)等發(fā)現(xiàn)gP120的412421氨基酸殘基區(qū)域直接同CD4結(jié)合相關(guān)，缺失則導(dǎo)致結(jié)合力完全喪失?？茖W(xué)家們根據(jù)CD4同HIV結(jié)合的特性，研究下述治療艾滋病的途徑：(1)80年代末期，美國一些學(xué)者利用遺傳工程大量生產(chǎn)的可溶性CD4(sCD4)同CD4+T細(xì)胞競爭結(jié)合HIVgp120，干擾HIV同CD4+T細(xì)胞的結(jié)合，從而阻斷HIV感染；與此同時卻不干擾膜上CD4+同其天然配基類MHC的結(jié)合；(2)1989年，卡彭(Capon)等設(shè)計出CD4與IgG的Fc段結(jié)合而成的CD4免疫粘附劑，可以阻斷H

10、IV對淋巴及非淋巴細(xì)胞的感染，后又有人提出IgMCD4可能比CD4IgG更有效；(3)利用基因工程技術(shù)將綠膿桿菌外毒素的細(xì)胞毒部分(PE40)與CD4連接，構(gòu)建一種嵌合毒素CD4PE40，能定向結(jié)合并殺死HIV感染的細(xì)胞及其中的HIV病毒。20世紀(jì)90年代CD4的研究熱點(diǎn)：(1)CD4與類MHC分子的精確結(jié)合位點(diǎn)，相互作用機(jī)理及其在免疫系統(tǒng)中的作用；(2)CD4在穿膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用機(jī)理；(3)CD4與免疫耐受及自身免疫的關(guān)系及其臨床應(yīng)用；(4)進(jìn)一步探討CD4與HIV相互作用的機(jī)理；(5)以CD4為基礎(chǔ)的抗艾滋病毒藥物的研制?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】： 1 Maddon P J,et al. The I

11、solation and nucleotide sequence of a cDNA encoding the T cell surface protein T4;a New member of the immunoglobulin gene family. Cell, 1985,42: 93 104 2 Littman D R,Gettner S N. Unsual intron in the Ig - like domain of the newly isolated murine CD4 CL3T4)gene. Nature, 1987,325 :453 55 3 Kruisbeek A M,el al. Absence of the Lyt-2-,L3T4 + lineage of T cells inmice treated neonatally with anti-I-A correlates wi