中科院昆明動物所在HLA剪接異構體在艾滋病病毒免疫逃逸機制研究獲得進展

主要組織相容性複合物(Major histocompatibility complex, MHC)是廣泛存在於脊椎動物體內與免疫功能密切相關的一組基因群，不同種屬動物的MHC及其抗原系統有不同命名，但其結構組成、組織細胞分布和功能等類似，比如人類主要組織相容性複合體被稱為人白細胞抗原(Human leukocyte antigen, HLA)。HLA抗原表達在幾乎所有有核細胞表面。MHC的產物是參與抗原遞呈和T細胞激活的關鍵分子，在免疫應答的啟動和免疫調節中也發揮重要作用，是免疫學熱點研究領域之一。HLA在免疫調控中有二個主要功能：與NK細胞表面的抑制性受體結合，抑制NK細胞的活化；抗原遞呈，其中HLA I 類分子遞呈內源性抗原，在病毒清除中起核心調控的作用。

選擇性剪接存在於大多數基因尤其是免疫相關基因中，研究發現超過90%的人類基因存在選擇性剪接。MHC I類分子(MHC I)在不同物種中均會發生不同程度的選擇性剪接，產生新的剪接異構體。目前對MHC I選擇性剪接的研究往往停留在鑒別新MHC異構體上，而對其功能研究卻甚少。中國科學院昆明動物研究所動物模型與人類疾病機理重點實驗室鄭永唐研究員學科組戴正喜博士前期在獼猴中發現和鑒定了一種缺失第4外顯子的新MHC IA剪接異構體(MHC IA-sv1)。MHC I A-sv1缺少α3結構域，糖基化模式和蛋白降解速度明顯異於全長型MHC IA分子。MHC IA-sv1能與MHC IA形成全新的異源二聚體結構，不結合β2微球蛋白。此異源複合體能顯著地抑制MHC IA蛋白泛素化，從而促進其蛋白穩定性(Journal of Immunology, 2012, 188: 2285)。但人類是否存在該剪接異構體及其功能尚不清楚。

為探討HLA剪接異構體在免疫調控和病毒免疫中的功能，中國科學院昆明動物研究所動物模型與人類疾病機理重點實驗室張喜鶴博士生等在導師鄭永唐研究員指導下，發現HLA-A11存在新的剪接異構體，揭示了HLA 第4外顯子缺失的異構體(HLA-A11svE4)的特徵，表達以及在免疫系統中的功能。研究表明HLA-A11svE4表達在細胞表面且不與β2微球蛋白結合。HLA-A11svE4不但能形成同源異構體也可與HLA-A11形成異源二聚體。在功能上首次發現HLA-A11svE4可抑制NK細胞的活化和對靶細胞的殺傷。除此之外HLA-A11svE4還有遞呈抗原的功能。艾滋病病毒(HIV-1)感染者和正常人群的對照實驗發現，HIV-1可以顯著上調HLA-AsvE4的表達。人的免疫系統可以清除大多數的病毒但是HIV-1 是個例外，HIV-1 是最難清除的病毒之一。該研究提出一個全新的假說模型：HIV-1 通過上調HLA-A11svE4抑制NK細胞的活化，從而保護感染HIV-1的靶細胞。通常情況下NK 細胞通過識別靶細胞表面的HLA分子而保持在非活化狀態，而HIV-1 則可下調HLA分子，NK由於缺乏受體而活化進而清除HIV感染的靶細胞。該新模型認為HIV雖然下調全長的HLA分子的表達但是能上調HLA-AsvE4的表達，而HLA-AsvE4可以識別NK 細胞表面的抑制性受體KIR3DL2而抑制NK細胞的活化從而保護HIV-1感染的靶細胞。該研究還發現HBV，HSV 和CMV體外感染細胞也可以上調HLA-A11svE4的表達，因此這個模型可能適用於其它病毒感染類疾病。該結果將為艾滋病等相關疾病的研究和治療提供嶄新的視角。

該研究受到了國際同行評審專家的高度認可，認為這項關於HLA 異構體的開創性研究打開了異構體與疾病調控的新領域，是HLA 分子經典功能的重要補充。該研究成果目前已在線發表於國際著名學術期刊《免疫學雜誌》(Journal of Immunology, 2017, doi: 10.4049/jimmunol.1602183.)。本項目研究得到了國家自然科學基金等項目資助。

圖. HLA-AsvE4抑制NK細胞的活化. (A: 正常情況下HLA 分子識別NK細胞表面的抑制性受體而抑制NK細胞的活化。B: HIV等病毒感染下調HLA 分子，NK細胞由於表面的抑制性受體不能識別配體而活化。 C: 病毒感染雖然下調全場的HLA-A11表達但是上調HLA-A11svE4，而HLA-A11svE4可以抑制NK細胞的活化，從而保護HIV 感染的細胞免受殺傷)

Abstract

Alternative splicing occurs frequently in many genes, especially those involved in immunity. Unfortunately, the functions of many alternatively spliced molecules from immunologically relevant genes remain unknown. Classical HLA-I molecules are expressed on almost all nucleated cells and play a pivotal role in both innate and adaptive immunity. Although splice variants of HLA-I genes have been reported, the details of their functions have not been reported. In the current study, we determined the characteristics, expression, and function of a novel splice variant of HLA-A11 named HLA-A11svE4 HLA-A11svE4 is located on the cell surface without β2-microglobulin (β2m). Additionally, HLA-A11svE4 forms homodimers as well as heterodimers with HLA-A open conformers, instead of combining with β2m. Moreover, HLA-A11svE4 inhibits the activation of NK cells to protect target cells. Compared with β2m and HLA-A11, the heterodimer of HLA-A11svE4 and HLA-A11 protected target cells from lysis by NK cells more effectively. Furthermore, HLA-AsvE4 expression was upregulated by HIV-1 in vivo and by HSV, CMV, and hepatitis B virus in vitro. In addition, our findings indicated that HLA-A11svE4 molecules were functional in activating CD8+ T cells through Ag presentation. Taken together, these results suggested that HLA-A11svE4 can homodimerize and form a novel heterodimeric complex with HLA-A11 open conformers. Furthermore, the data are consistent with HLA-A11svE4 playing a role in the immune escape of HIV-1.

來源：中科院昆明動物所

本期編輯：Tony

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