T细胞与NK细胞协同抑制HIV-1逃逸病毒：TCR与KIR2DL2识别HLA-C*12:02-多肽复合物的分子机制

《Nature Communications》：Molecular basis for selection and inhibition of HIV-1 escape virus by T cells and KIR2DL2+NK cells

本研究揭示了HIV-1特异性CD8+ T细胞与KIR2DL2+ NK细胞通过识别HLA-C*12:02呈递的叠加Pol表位（PollY10/PollY11），在HIV-1逃逸病毒（PolV472A突变体）的选择和抑制中发挥协同作用的分子机制。通过晶体结构解析、免疫肽组学和功能实验，研究人员发现T细胞主要识别PollY11表位并驱动病毒逃逸突变，而KIR2DL2+ NK细胞则通过识别PollY10表位更有效地抑制逃逸病毒复制。该研究为理解获得性免疫与天然免疫在慢性病毒感染控制中的协同作用提供了新视角。

　　

人类免疫缺陷病毒1型（HIV-1）感染仍是全球重大公共卫生挑战。在病毒与宿主免疫系统的长期博弈中，CD8⁺ T细胞和自然杀伤（NK）细胞是控制病毒复制的两大关键免疫细胞群体。它们不仅能够抑制HIV-1复制，还会选择出携带逃逸突变的病毒变体。然而，这些免疫细胞如何协调作用，特别是在T细胞选择出的逃逸突变病毒出现后，NK细胞能否有效识别并抑制这些变异病毒，其分子机制一直不甚明确。

以往研究表明，特定的人类白细胞抗原（HLA）I类等位基因与HIV-1感染后的疾病进展速度密切相关。其中，HLA-C12:02作为一种保护性等位基因，在未接受抗逆转录病毒治疗的日本和越南人群中被发现与较好的临床结局相关。同时，携带KIR2DL2和HLA-C12:02的个体也表现出更好的病毒控制能力。特别引人注目的是，在HIV-1聚合酶（Pol）蛋白中发现的V472A突变（PolV472A）与HLA-C12:02显著相关，提示这一突变可能是由HLA-C12:02限制性T细胞选择产生的。但令人困惑的是，体外实验表明KIR2DL2⁺ NK细胞对PolV472A突变病毒的抑制能力反而比野生型病毒更强。

为了解开这一谜团，由Takayuki Chikata、Kimiko Kuroki和Nozomi Kuse作为共同第一作者，Persephone Borrow、Katsumi Maenaka和Masafumi Takiguchi作为共同通讯作者的研究团队在《Nature Communications》上发表了他们的最新研究成果。他们深入探究了HLA-C*12:02限制性T细胞和KIR2DL2⁺ NK细胞在HIV-1突变病毒选择和控制中的相互作用机制。

研究人员发现，在HLA-C*12:02分子呈递的Pol蛋白区域存在两个叠加的表位：PollY11（Pol464-474: ILKEPVHGVYY）和PollY10（Pol464-473: ILKEPVHGVY）。令人惊讶的是，虽然这两个表位在序列上高度重叠，但它们却被不同类型的免疫细胞所识别：PollY11是优势T细胞表位，而PollY10则是KIR2DL2的配体。

当HIV-1感染发生时，PollY11特异性CD8⁺ T细胞通过识别HLA-C12:02呈递的PollY11表位，对野生型病毒施加强大的免疫压力，从而选择出携带PolV472A逃逸突变的病毒变体。这种突变病毒产生的PollY11-9A突变表位（其中第9位的缬氨酸被丙氨酸取代）不仅与HLA-C12:02的结合亲和力降低，其形成的肽-MHC复合物结构也发生改变，导致PollY11特异性T细胞难以识别，从而成功逃逸T细胞的免疫监视。

然而，病毒逃逸T细胞应答的同时，却可能增加了对NK细胞识别的敏感性。研究发现，KIR2DL2⁺ NK细胞通过识别HLA-C*12:02呈递的PollY10表位，能更有效地抑制PolV472A突变病毒的复制。这种此消彼长的免疫识别模式，使得T细胞和NK细胞在HIV-1感染的不同阶段能够协同作用，共同控制病毒复制。

为开展本研究，研究人员运用了多项关键技术：包括表面等离子共振（SPR）分析T细胞受体（TCR）和KIR2DL2与HLA-肽复合物的结合动力学；X射线晶体学解析TCR-和KIR2DL2-HLA-C*12:02-肽复合物的三维结构；基于质谱的免疫肽组学分析HIV-1感染细胞中HLA-I结合肽的呈递情况；以及利用来自HIV-1感染者的临床样本（包括外周血单核细胞PBMCs）进行体外功能实验。

选择PolV472A突变由PollY11特异性CD8⁺ T细胞介导

研究人员首先确认了PollY11而非PollY10是HLA-C12:02限制性T细胞的主要识别表位。在80名HLA-C12:02⁺的HIV-1感染者中，19人检测到PollY11特异性T细胞反应，而无人对PollY10产生阳性反应。功能实验表明，PollY11特异性T细胞克隆能有效识别野生型病毒感染的细胞，但对携带PolV472A突变的病毒感染的细胞则无反应。结合四聚体染色和结合亲和力实验，证实PolV472A确实是由PollY11特异性T细胞选择产生的逃逸突变。

TCR识别HLA-C12:02-PollY11的分子基础*

通过对来自一名HIV-1感染者的PollY11特异性T细胞进行TCR克隆型分析，研究人员发现主要使用TRAV24 * 01/TRBV27 * 01等克隆型。他们成功解析了TRAV24 * 01/TRBV27 * 01 TCR与HLA-C*12:02-PollY11复合物的晶体结构（分辨率2.98 ?），揭示了TCR通过识别PollY11肽中向外突出的组氨酸（His7）残基来特异性结合。而PolV472A突变（PollY11-9A）则改变了肽的构象，特别是His7的方向，从而破坏了与TCR的相互作用，导致TCR识别失败。

KIR2DL2和KIR2DL3识别HLA-C12:02-PollY10和HLA-C12:02-PollY11的分析**

通过SPR和四聚体结合实验，研究人员发现HLA-C12:02-PollY10能有效结合抑制性受体KIR2DL2和KIR2DL3，但不能结合活化性受体KIR2DS2。相反，HLA-C12:02-PollY11不与任何测试的KIRs结合。功能实验进一步证实，KIR2DL2⁺ NK细胞对呈递PollY10肽的靶细胞反应较弱（表明受到抑制），而对呈递PollY10-9A突变肽的靶细胞则有更强的反应。这表明，当病毒发生PolV472A突变后，KIR2DL2⁺ NK细胞对感染细胞的识别和应答能力可能增强。

KIR2DL2识别HLA-C12:02-PollY10的分子基础*

KIR2DL2-HLA-C12:02-PollY10复合物的晶体结构（分辨率2.40 ?）显示，KIR2DL2主要与HLA重链的C端区域相互作用。与游离状态相比，结合KIR2DL2后，PollY10肽的构象发生显著变化，其His7残基转向外与KIR2DL2的Ile104相互作用。结构比对提示，PollY11肽中更长的Tyr10残基和其His7的构象可能产生空间位阻，阻止其与KIR2DL2的有效结合，这解释了为何HLA-C12:02-PollY11不是KIR2DL2的配体。

HIV-1感染细胞中PollY10/PollY11表位肽的生成

通过高灵敏度的液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）分析感染了HIV-1的CD4.221-C12:02细胞的HLA-I免疫肽组，研究人员直接证实了PollY10和PollY11肽在感染细胞中均能被加工并呈递到HLA-C12:02分子上。在感染PolV472A突变病毒的细胞中，能够检测到PollY10-9A突变肽，但未能检测到PollY11-9A突变肽。这表明PolV472A突变可能影响PollY11-9A肽的生成或呈递效率，这也是突变病毒逃逸T细胞识别的另一个重要机制。

本研究系统阐明了HLA-C*12:02限制性CD8⁺ T细胞和KIR2DL2⁺ NK细胞通过识别叠加的Pol表位，在HIV-1感染过程中协同控制病毒复制的分子机制。研究揭示了一个精妙的免疫接力过程：在感染早期，PollY11特异性T细胞对野生型病毒施加压力，选择出PolV472A逃逸突变病毒；随着突变病毒成为优势种群，T细胞的抑制作用减弱，而KIR2DL2⁺ NK细胞则通过对PollY10表位（其突变形式PollY10-9A仍能被KIR2DL2识别）的增强识别，在一定程度上补偿了T细胞的功能，继续抑制突变病毒的复制。

该研究不仅揭示了获得性免疫和天然免疫在控制慢性病毒感染中的协同作用和新机制，也为未来设计旨在同时调动T细胞和NK细胞应答的免疫干预策略（例如治疗性疫苗或免疫疗法）提供了重要的理论依据和新的思路。通过激发这种内在的免疫协同机制，或许有望更有效地控制甚至清除HIV-1病毒，为实现HIV-1的功能性治愈开辟新的途径。