GRASP55：树突状细胞外源抗原呈递的关键调控因子

为探究树突状细胞（DCs）中肽负载的主要组织相容性复合体（MHC）分子从内吞系统转运到细胞表面的机制，研究人员开展了 GRASP55 在抗原呈递中作用的研究。结果发现 GRASP55 对骨髓来源的 DCs（BMDCs）外源抗原呈递至关重要，该研究为理解抗原呈递机制提供了新视角。

　　在免疫反应的舞台上，树突状细胞（Dendritic cells，DCs）堪称关键 “演员”。它能像勤劳的 “搬运工”，摄取外源抗原，如病原体微生物或肿瘤细胞碎片，并将这些抗原加工处理，以肽 - MHC 复合物（pMHC）的形式展示在细胞表面，从而激活 T 细胞，启动免疫防御。然而，这个过程中有个关键环节一直困扰着科学家们：肽负载的 MHC 分子究竟是如何从内吞系统精准地转运到细胞表面的呢？这一谜题就像蒙在免疫机制上的一层薄纱，阻碍着人们深入理解免疫反应的奥秘。为了解开这层迷雾，来自多个研究机构的科研人员，包括 Centre for Genomic Regulation（CRG）等，共同开展了一项深入研究。他们将目光聚焦在一种名为高尔基体重装配堆叠蛋白 55kDa（Golgi reassembly-stacking protein of 55 kDa，GRASP55）的蛋白上，试图探究它在抗原呈递过程中的角色。研究成果发表在《Cell Reports》上，为我们揭示了许多重要信息。
在研究方法上，研究人员运用了多种关键技术。通过基因敲除技术，构建了 GRASP55 基因敲除小鼠，获得 GRASP55^-/-的骨髓来源的树突状细胞（BMDCs），以便直接研究 GRASP55 缺失对细胞功能的影响；利用特异性抑制剂 Graspin 处理细胞，抑制 GRASP55 的功能，观察其对相关细胞过程的作用；借助免疫印迹（Immunoblotting）、定量聚合酶链式反应（qPCR）、流式细胞术（Flow cytometry）等技术，对细胞内蛋白表达、基因表达水平以及细胞表面分子等进行检测和分析；还通过免疫荧光和显微镜技术，直观观察细胞内分子的定位和分布情况。
研究结果如下：

1. Graspin 抑制 DCs 的外源抗原呈递：研究人员发现，DCs 表达 GRASP55 的水平远高于 GRASP65，且在 LPS 刺激下，GRASP55 表达会显著增加。用 Graspin 处理 BMDCs 和 JAWS-II DC 细胞系后，GRASP55 表达呈剂量依赖性下调，但细胞活力不受影响。进一步研究发现，Graspin 处理会显著抑制 DCs 对外源抗原的交叉呈递和 MHC-II 呈递，不过对已处理的对照肽的呈递影响不大。这表明 Graspin 处理影响了细胞内对抗原的加工和转运过程，但不影响 DC 表面 MHC-I 和 MHC-II 分子的正常水平。
2. GRASP55^-/- BMDCs 无法有效呈递外源抗原：利用 GRASP55 基因敲除小鼠的 BMDCs 进行实验，发现其与野生型（WT）BMDCs 相比，在表达 DC 经典标记 CD11c、细胞表面 MHC-I（H-2K^b）和 MHC-II（I-A^b）分子以及 DC 成熟方面均无显著差异。然而，GRASP55^-/- BMDCs 在呈递外源抗原时，显著降低了对 CD8⁺和 CD4⁺ T 细胞的激活能力。不过，在组织驻留 DCs 中，GRASP55 对其外源抗原呈递似乎并不重要，这可能与脾脏 DCs 中 GRASP55 表达量较低有关。
3. GRASP55 不调节内源性抗原呈递：通过电穿孔将可溶性 OVA 导入 WT 和 GRASP55^-/- BMDCs，模拟内源性抗原呈递过程，发现两者向内源性抗原呈递效率相似，且细胞内总体高尔基体组织和 MHC-I 分子转运功能未受影响。这说明 GRASP55 对通过 MHC-I 途径的内源性抗原呈递并非关键。
4. GRASP55 调控 OVA 负载的 MHC 分子转运：研究人员发现，GRASP55 在 DCs 吞噬 3-mm 磁性颗粒后较晚时间点（3 - 5 小时）才被招募到吞噬体。通过多种实验方法，如免疫荧光标记、流式细胞术分析等，发现 GRASP55 参与调控 pMHC-I 和 pMHC-II 从吞噬体向细胞膜的转运，在这一过程中发挥着重要作用。
5. GRASP55 不参与抗原内化和吞噬体成熟调控：通过检测 WT 和 GRASP55^-/- BMDCs 对荧光标记 OVA 的内吞和吞噬能力，以及观察吞噬体成熟过程中 OVA 降解和溶酶体标记物 Lamp1 的招募情况，发现 GRASP55 不参与抗原的摄取（包括内吞和吞噬）、吞噬体成熟以及内体到细胞质的抗原转运过程。
6. GRASP55 在微生物抗原呈递中的作用：研究人员利用弓形虫（T. gondii）和大肠杆菌（E. coli）两种抗原模型研究 GRASP55 在微生物抗原呈递中的作用。结果发现，弓形虫抗原的呈递不依赖于 GRASP55，而大肠杆菌表达的 OVA 抗原呈递在 GRASP55^-/- BMDCs 中显著降低。进一步研究发现，GRASP55 会被招募到大肠杆菌吞噬体，但不与弓形虫寄生泡共定位。

综上所述，该研究表明 GRASP55 在 BMDCs 外源抗原呈递过程中起着至关重要的作用，它主要通过促进 pMHC-I 和 pMHC-II 分子从吞噬体向细胞膜的转运，来实现高效的外源抗原呈递。然而，研究也存在一些局限性，如 GRASP55 在 BMDCs 和脾脏 DCs 中外源抗原呈递相关性的差异、Graspin 在 MHC-II 抗原呈递途径中的特异性问题以及 GRASP55 在 BMDCs 中的具体分子机制尚不明确等。尽管如此，这项研究为深入理解树突状细胞抗原呈递机制提供了新的重要线索，有助于未来进一步探索免疫反应的奥秘，为相关疾病的治疗和疫苗开发提供理论基础。