重大发现！天然选择的 αβ T 细胞受体打破传统模式，独特结合 HLA-DQ2 分子

为探究 αβ T 细胞受体（TCR）与主要组织相容性复合体（MHC）分子的结合机制，研究人员开展了关于 TCR 与 HLA-DQ2 分子结合模式的研究。结果发现一种 TRAV12-1+-TRBV5-1+ G9 TCR 能以肽无关的方式结合 HLA-DQ2.5，这一发现重塑了对 TCR 结合模式的认知。

　　在免疫领域的研究中，T 细胞受体（TCR）与主要组织相容性复合体（MHC）分子的相互作用一直是科学家们关注的焦点。长久以来，αβ T 细胞受体共识别由 MHC 分子呈递的肽抗原，这一理论是 T 细胞介导免疫反应的核心教条。大量的结构和功能研究表明，TCR 通常以 “端对端” 的方式结合在 MHC 抗原结合槽上方，同时与肽抗原和 MHC 分子相互作用。然而，随着研究的深入，一些特殊的结合模式逐渐被发现，如反向对接极性模式，但这些模式仍遵循与肽 - MHC 分子特异性相互作用的原则。

在此背景下，来自莫纳什大学（Monash University）、沃尔特和伊丽莎?霍尔研究所（The Walter and Eliza Hall Institute）等机构的研究人员开展了一项意义重大的研究。他们旨在探索 TCR 与 MHC 分子结合的更多可能性，以及这些结合模式对 T 细胞功能的影响。该研究成果发表在《Nature Communications》上，为深入理解 T 细胞免疫机制提供了新的视角。

研究人员采用了多种关键技术方法。在样本获取方面，从患有乳糜泻的 HLA-DQ2.5 纯合子供者外周血中分离 CD4⁺ T 细胞。利用四聚体磁富集和单细胞索引分选技术筛选与 HLA-DQ2.5 四聚体结合的 T 细胞。通过表面等离子共振（SPR）技术测定 TCR 与 pHLA 的稳态结合亲和力。运用 X 射线晶体学技术解析 TCR - HLA-DQ2 复合物的晶体结构，以明确其结合模式的结构基础 。

下面来看具体的研究结果：

1. 发现肽无关的 CD4⁺ T 细胞：研究人员从供者外周血中分离出与 HLA-DQ2.5 四聚体结合的 CD4⁺ T 细胞，经检测发现，TRAV12-1⁺-TRBV5-1⁺ G9 TCR 能与 HLA-DQ2.5 四聚体结合，且结合模式与肽无关，而其他测试的 TCR 未显示出这种特性。通过 SPR 分析，G9 TCR 对不同肽结合的 HLA-DQ2.5 以及 HLA-DQ2.2 都具有相似的亲和力，进一步证实了其肽无关的结合模式。
2. G9 TCR - 肽 - HLA-DQ2 相互作用的结构基础：研究人员解析了 G9 TCR 与 HLA-DQ2.5^glia-ω1、HLA-DQ2.5^CLIP和 HLA-DQ2.2 复合物的晶体结构。结果显示，G9 TCR 结合在 HLA-DQ2 β 链的 β1 区域，远离肽抗原结合槽。G9 TCR 的 CDR1α、CDR3α、CDR2β 和 CDR3β 环与 HLA-DQ2.5β 链形成特异性接触，而不与 HLA-DQ2.5α 链和肽接触。
3. G9 TCR 与 HLA-DQ2 结合的能量基础：基于晶体结构，研究人员对 G9 TCR 进行了 15 个单点丙氨酸扫描突变，并利用 SPR 分析突变对其与 HLA-DQ2 结合的影响。结果发现，CDR1α - Gln³⁷、FWα - Arg⁸²、CDR3α - Phe109 等残基对结合具有关键作用，这些残基形成的核心热点区域对 G9 TCR - HLA-DQ2 的识别至关重要。
4. G9 TCR - HLA-DQ2 识别的非典型结合模式：以往研究将 TCR 识别模式分为经典和反向极性对接，而 G9 TCR 与 HLA-DQ2 的结合呈现出一种新的模式。其 Vα 和 Vβ 以反向极性模式（~180°）并以极端角度（~110°）结合在 HLA-DQ2^glia-ω1的 β1 区域，形成 “端对侧” 的识别模式，与目前已知的 αβTCR - pMHC 结构均不同。
5. HLA-DQ2β 中的 Glu⁴⁶和 Leu⁵⁵决定 G9 TCR 特异性：通过对 180 种 HLA - I 类和 II 类分子的高通量 Luminex 筛选，发现 G9 TCR 特异性结合所有 HLA-DQ2 分子，而不结合其他 HLA 分子。对 HLA-DQ2 分子进行突变分析，确定了 Glu⁴⁶和 Leu⁵⁵在 G9 TCR 与 HLA-DQ2 结合特异性中起关键作用。
6. G9 TCR 与 HLA-DQ2 结合不激活 T 细胞信号传导：研究人员将 G9 TCR 稳定表达在 T 细胞系中，发现与对照 G2-TCR 不同，G9 TCR 与 HLA-DQ2.5 结合后，不会激活 CD69 T 细胞信号通路。进一步研究表明，G9 TCR 与 HLA-DQ2 结合时会干扰 CD4 的结合，从而抑制 T 细胞激活。

研究结论和讨论部分指出，该研究发现了 αβTCR - pMHC 的一种意外结合模式，TRAV12-1⁺-TRBV5-1⁺ G9 TCR 以反向极性但位于 HLA-DQ2 β 链侧面的方式结合，远离肽结合槽，形成 “端对侧” 识别，且结合与肽无关，展现出类似抗体的结合特性。这一发现与 γδTCR - 配体 - MHC 样结构中的对接拓扑结构相似，拓展了对 TCR 结合模式的认知。同时，研究还揭示了 G9 TCR 与 HLA-DQ2 结合特异性的关键决定因素，以及这种结合模式对 T 细胞激活的影响。然而，关于这种非典型识别模式的驱动因素以及 G9 TCR 在胸腺选择中的作用仍有待进一步研究。总体而言，该研究重塑了对 αβTCR 结合模式的认知，为深入理解 T 细胞免疫机制提供了重要依据，也为相关自身免疫疾病的研究和治疗开辟了新的方向。