MHC I类游离重链的细胞表面快速生成与持久性：分子机制与免疫调控意义

本研究聚焦于MHC I类游离重链（fH）的细胞表面动态行为。研究人员通过温度转换实验、构象特异性抗体标记和布雷菲德菌素A阻断等技术，揭示了fH通过β2m解离从Hβ分子快速生成并长期滞留于细胞表面的新机制，发现不同等位基因型（如H-2Ld与HLA）的fH动力学存在显著差异，为理解其免疫功能提供了关键时空分辨率。

　　

在适应性免疫应答中，主要组织相容性复合体（MHC）I类分子通过呈递抗原肽激活细胞毒性T细胞，其经典形式是由重链（H）、β₂微球蛋白（β₂m）和肽（P）组成的三元复合物（HβP）。然而，在生理和病理条件下，细胞表面还存在肽游离的Hβ二聚体甚至缺乏β₂m的游离重链（free heavy chain, fH）。尽管早在数十年前就已发现fH存在于细胞表面，但其生成机制、转运轨迹、存活时间及生物学功能仍不甚明确。尤其令人困惑的是，不同研究对fH的来源提出截然不同的解释：一些认为fH是在内吞循环区室中经β₂m解离后重新循环至细胞表面；另一些则主张fH可直接在细胞膜上由Hβ原位解离产生。此外，fH在细胞表面的持久性以及不同MHC I类等位基因型（allotype）之间是否存在差异，也是悬而未决的问题。

为了解答这些疑问，由Fernando M. Ruggiero、Fran?ois-Xavier Mauvais、Ursula Wellbrock、Peter M. van Endert和Sebastian Springer组成的研究团队，在《Journal of Biological Chemistry》上发表了他们的最新研究成果。他们以TAP缺陷型细胞（人源STF1和小鼠HeLa/US6）为模型，结合温度控制实验（25°C与37°C转换）、构象特异性单克隆抗体（如识别Hβ的30-5-7S、W6/32，识别fH的64-3-7、HC10）、布雷菲德菌素A（Brefeldin A, BFA）阻断分泌途径以及高亲和力肽稳定等手段，精细解析了fH在细胞表面的出现和消失动力学。

研究人员首先验证了实验体系的有效性。在TAP缺陷的STF1细胞中表达小鼠MHC I类分子H-2L^d，或在HeLa细胞中表达人 cytomegalovirus 的TAP抑制剂US6以抑制内源性肽装载，均可导致表面Hβ分子在25°C积累，而在37°C则迅速减少。与此相对应，fH特异性抗体（64-3-7用于L^d，HC10用于HLA）的信号在37°C显著上升。这些结果提示温度调控的β₂m解离可能是fH生成的关键。

随后，作者通过BFA抑制新合成蛋白运输，精确追踪现有表面分子的命运。在25°C预孵育使Hβ在细胞表面富集后，切换至37°C可引发Hβ信号的快速下降和fH信号的同步上升，且这一变化在几分钟内即可发生。动力学建模表明，L^d-Hβ的β₂m解离半衰期仅约3分钟，而生成的L^d-fH则以半衰期约90分钟的速度被内吞移除。人HLA分子也呈现类似规律，但解离速率略有不同（半衰期约10分钟）。这些数据强有力地支持了“fH主要通过细胞膜上Hβ的β₂m解离快速生成”的假说。

那么，是否存在其他来源的fH？通过全程添加外源肽以稳定膜表面Hβ，作者发现此时fH的生成显著抑制，说明膜表面解离是fH主要来源。但有趣的是，在肽仅存在于低温预处理而非温度上升阶段的实验中，仍观察到fH的缓慢增加，提示细胞内循环区室中的Hβ也可能通过循环至膜上并解离贡献部分fH。进一步分析显示，小鼠等位基因型（L^d和D^b）的fH再循环较慢，而人HLA-fH则存在快速的再循环池，表明不同物种间fH的膜运输行为存在显著差异。

除了生成机制，fH在细胞表面的持久性也因等位基因型而异。例如，携带D^b/L^d α3结构域的H-2K^b嵌合体形成的fH半衰期长达约200分钟，远长于L^d或D^b（约90分钟）。这种差异可能与fH形成同源或异源寡聚体的倾向性有关，因为某些抗体表位在fH上的可及性降低暗示了分子间相互作用的存在。

该研究不仅更新了对MHC I类fH生物发生过程的认识，还提出了其潜在的免疫学功能。fH的长期表面滞留及其形成复合物的能力，使其可能成为某些免疫受体（如KIR、LILR家族分子或可溶性CD8）的配体，从而参与免疫调节。此外，在病毒感染或肿瘤等导致肽装载缺陷的条件下，fH的积累可能影响免疫突触的形成和T细胞激活的效能。

综上所述，Ruggiero等通过高时间分辨率的动力学分析，揭示了MHC I类游离重链的细胞表面生成主要依赖于膜局部β₂m的解离，且其持久性和运输特性具有等位基因特异性。这些发现挑战了“fH仅是I类分子降解惰性副产物”的传统观点，为理解其在免疫监视和调控中的功能奠定了坚实基础。