前沿關註：中國學者在人白細胞抗原HLA呈遞流感等病原T細胞表位的機制研究中取得進展

導讀

人白細胞抗原（human leukocyteantigen ，HLA）等位基因的高度多態性決定了不同病原體的多肽呈遞和隨後的細胞免疫（TCR）識別，從而成為人體抗感染免疫及傳染病易感性的關鍵因素之一。同時，不同HLA等位基因可交叉呈遞相同多肽，從而形成了HLA的超級型概念，這對於T細胞相關的免疫治療和疫苗研發具有重要的意義。HLA-A*30血清型在人群中廣泛分布，如在我國部分地區人群約10%為HLA-A*3001，而在其他部分人種中比例更高，HLA-A*30:04 在中非共和國中佔到27%。然而，針對這些等位基因的多肽呈遞特徵缺乏直接的結構和功能證據。

近日，中國疾控中心病毒病所與溫州醫科大學檢驗醫學院/生命科學學院的科學家合作，通過多種研究方法，揭示了HLA-A*30相關等位基因編碼蛋白呈遞流感病毒等抗原多肽的特徵，從分子機制層面對HLA-A*30相關等位基因編碼蛋白進行了超級型的重新定義。該項研究為疫苗開發和免疫治療中篩選病毒和腫瘤特異性表位提供了重要依據。相關研究成果以「Divergent peptidepresentations of HLA-A*30 alleles revealed by structures with pathogen peptides」為題發表於學術期刊《Frontiers in Immunology》上（https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.01709/full）

研究背景

HLA呈現高度多態性，這種多態性決定了不同HLA等位基因不同的多肽結合基序。研究表明許多不同血清型的 HLA 能夠提呈具有相同或相似錨定殘基的多肽，相同多肽在不同型別 HLA 分子中交叉提呈的現象很普遍。具有相同或相近多肽呈遞特徵的 HLA 歸為一類，成為一個 HLA 超級型(supertype)。超級型的分類為多肽預測和篩選提供了快捷有效的手段。

HLA-A*30血清型在人群中廣泛分布，而HLA-A*30血清型中等位基因的超級型分類存在很大的爭議， HLA-A*3001和HLA-A*3003是其中具有代表性的型別。本文闡明了HLA-A*3001和HLA-A*3003分子呈遞多肽的特點，對其進行精確分類，明確了HLA-A*3001屬於A3超級型，而HLA-A*3003則具有A1A3超級型的多肽呈遞特徵。該研究同時也為HLA-A*30血清型其它等位基因的分類及其抗原呈遞特徵提供了有力的參考依據。

結果速覽

團隊解析了HLA-A*30血清型相關蛋白呈遞流感病毒、人免疫缺陷病毒以及結核分枝桿菌來源的T細胞表位多肽的複合物晶體結構（圖1）。通過對F口袋帶電性分析發現，F口袋中的77位氨基酸殘基是決定A1，A1A3和A3超級型等位基因不同多肽結合基序的關鍵。

圖1. 呈遞HLA-A*30家族成員呈遞多肽的結構特徵。

通過體外復性實驗發現HLA-A*3001隻能呈遞PΩ位為鹼性的氨基酸，其多肽結合基序符合A3超級型的結合特點。而和HLA-A*3001同屬於HLA-A*30血清型的HLA-A*3003既能夠結合大的疏水性氨基酸，也能結合鹼性氨基酸，它的多肽結合基序符合A1A3超級型的結合特點（圖2）。

圖2. 本研究對既往研究的A*30家族成員的分類及其呈遞多肽特徵的更正。A和B. 既往研究認為的A*30家族成員呈遞多肽特徵；C和D. 本研究通過結構和功能學證據得出的A*30家族成員呈遞多肽特徵。

結語

本研究為更好地理解A1和A3超級型等位基因的分子免疫學特徵提供依據，同時為疫苗研發或其他免疫干預中篩選抗原的特異性T細胞表位提供了有力的參考。腫瘤免疫治療中快速精確的篩選出個體特有的腫瘤相關抗原肽一直是腫瘤多肽疫苗設計的難點，本研究為HLA-A*30血清型人群快速設計和篩選個體化多肽疫苗提供有力的參考依據。

ABSTRACT

Human leukocyte antigen (HLA)alleles have a high degree of polymorphism, which determines their peptide-binding motifs and subsequent T-cell receptor recognition. The simplest way to understandthe cross-presentation of peptides by different alleles is to classify these allelesin to supertypes. A1 andA3 HLA supertypes are widely distributed in humans. However, direct structural andfunctional evidence for peptide presentation features of key alleles(e.g.,HLA-A*30:01 and -A*30:03) are lacking. Herein, the molecular basis of peptide presentation of HLA-A*30:01 and -A*30:03 wasdemonstrated by crystal structure determination and thermostability measurements of complexes with T-cell epitopes from influenza virus (NP44), human immunodeficiency virus (RT313), and Mycobacterium tuberculosis (MTB). When binding to the HIV peptide, RT313, the PΩ-Lys anchoring modes of HLA-A*30:01 and -A*30:03 were similar to those of HLA-A*11:01 in the A3 supertype. However, HLA-A*30:03, but not -A*30:01, also showed binding with the HLA*01:01-favored peptide, NP44, but with a specific structural conformation. Thus, different from our previous understanding, HLA-A*30:01 and -A*30:03 have specific peptide-binding characteristics that may lead to their distinct supertype-featured binding peptide motifs. Moreover, we also found that residue 77 in the F pocket was one of the key residues for the divergent peptide presentation characteristics of HLA-A*30:01 and -A*30:03. Inter changing residue 77 between HLA-A*30:01 and HLA-A*30:03 switched their presented peptide profiles. Our results provide important recommendations for screening virus andtumor-specific peptides among the population with prevalent HLA supertypes for vaccine development and immune interventions.

Shiyan Zhu, Kefang Liu, YanChai, Yanan Wu, Dan Lu, Wenling Xiao, Hao Cheng, Yingze Zhao, Chunming Ding, Jianxin Lyu, Yongliang Lou, George F. Gao and William J. Liu.Divergent Peptide Presentations of HLA-A*30 Alleles Revealed by Structures With Pathogen Peptides.Front. Immunol., 23 July 2019

https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01709

本期編輯：Rojjier， Annabella

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