《细胞和分子免疫学》 > 第八章　淋巴细胞活化过程中信号转导的分子基础

第三节　蛋白酪氨酸磷酸酯酶

T细胞活化中所发生的多种蛋白分子酪氨酸磷酸化提示必需有蛋白酪氨酸磷酸酯酶（protein tyrosine phosphatase,PTPase）来拮抗这种作用，通过负反馈来维持机体生理功能的平衡。PTPase基因是一个多基因家族，主要位于人第20号染色体上，不同来源的PTPase cDNA在结构上差别较大，其表达的产物一般分为受体和非受体样PTPase两类，每类又分为许多亚类，各类之间及亚类之间在结构上既有差别，又有一定的同源性。PTPase在调节受本连续信号转导途径中具有重要作用。目前所知涉及T细胞活化PTPase的种类为数不多。CD45（也称T200，白细胞共同抗原或Ly-5）是一个典型代表。

 

一、CD45的基因结构及异型

(一)CD45的基本结构

CD45是位于白细胞表面的白细胞共同抗原（leukocytecommon antigen,L-CA）。CD45可以高水平（>10⁶个分子/细胞）表达在淋巴细胞以及除了红细胞和血小板之外的其它所有的造血细胞上。CD45的序列分析表明它具有受体蛋白的结构特征，为单链跨膜蛋白，包括三个不同的区域：（1）一个长的胞浆C末端，约含700个氨基酸残基，由两个串联的具有PTPase活性的结构域组成，这两个结构域之间有33%个氨基酸同源性；（2）跨膜区域，含22个氨基酸残基；（3）胞膜外糖基化氨基末端区域，约含400个氨基酸残基，这个功能域在种间有高度的保守性，约有85%的氨基酸同源性，它具有同配体相结合的功能。

（二）CD45的异型

CD45分子一个明显的特点是存在结构和分子量不同的异型（isoform），大约在170-240kDa之间，氨基酸序列以及碳水化合物含量方面也都不同。CD45异型产生的分子基础是由于CD45mRNA水平的不同拼接所致，CD45基因通过选择性地使用氨基端的三个相邻外显子（外显子4、5、6）产生了8种可能的mRNA分子（图8-10），其中已有6种异型的cDNA得到证实。除了多态的蛋白骨架外，由于翻译后糖基化修饰不同，更增加了CD45分子的多样性。

在T淋巴细胞中，不同的细胞亚群活化过程中CD45的表达也可发生变化，经不同的细胞表面受体而起作用的致有丝分裂原刺激剂，可诱导细胞产生不同异型的CD45分子。CD45多态的特性以及它在不同特性T细胞亚群中的不同的表达，很可能说明它具有重要的功能，不同CD45异型可能与不同配体相结合。所有CD45异型可用特异性单抗归类为D45RA、CD45RB、CD45RC及CD45RO。CD45RA识别的是外显子4的表位；CD45RB识别的是外显子5的表位；CD45RCV识别的为外显子6的表位；而CD45RO识别的表位则不含外显子4、5、6。其中CD45RA存在于天然（naive）t 细胞中，CD45RO存在于被激活或记忆T细胞中。既然不同CD45异型以一种保守的细胞型特异方式表达于T细胞中，显然在T细胞分化过程中不同外显子的选择以及它们选择性使用是以一种精确方式调控的预程序过程。

 

二、CD45在信号转导中的调节作用

（一）CD45在活化信号转导中的调节作用

在确定CD45为一种PTPase之前就已证实了CD45参于细胞的活化和生长调节。抗CD45抗体可以（1）抑制PHA或CD3交联所介导的T细胞增殖；（2）抑制NK或细胞毒性T细胞对靶细胞的杀伤；（3）抑制经CD2、CD3以及CD8膜分子介导的信号转导。

图8-10 CD45 8种可能mRNA分子产生模式图

注：h:人，m：小鼠，r；大鼠

当CD45和CD2、CD3和CD28等受体通过分子共凝集（co-aggregation）作用使之紧密相连时，要比单纯CD45交联所得到的部分抑制应更为有效；相比之下，CD45和CD4共凝集反而使T细胞应答增强。提示CD45在信号转导过程中正确节或负调控主要取决于CD45与之相邻的相应受体的种类。

（二）CD45参与特异性抗原活化T细胞的过程

CD45直接参与抗原诱导的T细胞活化过程已在小鼠I-EK限制的鸽细胞色素C应答的T细胞克隆中得到证实，这种细胞克隆是用CD45抗体加补体进行诱变后筛选行到的。表达TCR/CD3但无细胞表面CD45的细胞克隆不能对抗原或CD3交联发生增殖反应；而当获得CD45时，对抗原的应答也同时恢复了。这些结果提示CD45是抗原特异活化T细胞所需要的起始信号。

（三）CD45调节作用的机理

1.p56^lck的去磷酸化　CD45在体内作用的底物目前还不完全清楚，一种可能的底物是参与T细胞活化途径中的蛋白酪氨酸激酶。静止T细胞中p56^lck是无活性的，其分子的505位点氨基酸被磷酸化。p56^lck激酶活性的升高是与Tyr505去磷酸化相一致。CD45可使有活性激酶中主要自身磷酸化Tyr395发生去磷酸化，从而引起激酶活性的抑制。

2.MAP-2K的去磷酸化　T细胞活化中，CD45另一种可能催化的底物是丝氨酸特异的微管相关蛋白-2激酶（serine-specific microtubule-associatedprotein-2 kinase,MAP-2K）。MAP-2K在TCR/CD3与配体结合后可以发生酪氨磷酸化而被活化，随着酪氨酸磷酸化的去除，酶的活性随之降低。CD3诱导的MAP-2K活性可因CD3和CD45的共凝集而降低，同时伴有MAP-2K酪氨酸磷酸化水平的降低。纯化的CD45能够使部分纯化的MAP-2K上已磷酸化的酪氨酸残基在体外发生去磷酸化。

3.Ca²⁺浓度与CD45活化的关系　活化T细胞内酷氨酸磷酸化水平升高与细胞内钙离子浓度升高相关，推测高浓度钙离子可能对CD45具有负调控作用。用Ca²⁺载体离霉素（iono-mycin）处理小鼠胸腺细胞和T细胞可降低CD45PTPase活性，同时伴有CD45分子丝氨酸残基磷酸化水平的降低。这些结果支持这样一个模型，即抗原同TCR结合，随后CD4和CD45发生共凝集，从而导致CD45介导的p56^lck去磷酸化而活化，细胞内钙离子水平的突然升高又可灭活CD45，从而使二级底物发生短暂的酪氨酸磷酸化以及活化信号的传递；随后细胞内钙离子水平又回到最初的水平，CD45也从无活性状态中恢复过来，使p56^lck在在Tyr394位点发生去磷酸化而灭活，以及其它能终止信号转导途径起始步骤中起关键作用的酶发生去磷酸化。但也有认为高浓度离子霉素影响CD45可能通过一个钙离子非依赖的机理。

4.CD45可能与相应的配体结合　CD45活性调节另外一种机理可能是通过目前还不清楚的配体与CD45细胞外结构域结合所介导的。CD45胞膜外区长而复杂的结构、多态性以及细胞表面高密度CD45分子都支持这个假说。CD45同配体相互作用引起了分子的构象改变，从而导致磷酸酯酶的活化或抑制。目前证实CD45RO的配体为存在于B细胞表面的CD22分子，与B细胞信号转导的调节有关。

除些之外，CD45胞浆尾部中具有潜在的PKC、酷蛋白激酶Ⅱ和PTKs磷酸化位点，CD45酶活性可能在细胞内通过这个区域磷酸化或去磷酸化而得到调节。当抗TCR抗体刺激静止T细胞时，存在于高尔基体细胞内池的CD45被转位到浆膜上，提示TCR介导的信号可能调节PTPase接近质膜内面的一些关键底物。