磷酸抗原诱导的BTN受体复合物内向外稳定化驱动γδ TCR二聚化依赖性激活机制研究

这篇研究通过冷冻电镜(cryo-EM)解析了磷酸抗原(pAg)诱导的BTN2A1-BTN3A1-BTN3A2复合物与Vγ9Vδ2 TCR的相互作用机制，揭示了BTN3A异源二聚体比同源二聚体更稳定的结构基础，提出了"配体诱导的内向外稳定化"模型解释γδ T细胞激活的分子机制，为肿瘤和感染性疾病的免疫治疗提供了新靶点。

　　

磷酸抗原诱导的BTN受体复合物内向外稳定化

T细胞根据表面受体分为αβ和γδ两大亚群，其中Vγ9Vδ2 T细胞是人体循环γδ T细胞中最丰富的亚群。这类细胞通过识别微生物感染或肿瘤细胞产生的磷酸化代谢物——磷酸抗原(pAg)发挥免疫功能。与αβ T细胞依赖MHC呈递肽段抗原不同，γδ T细胞的激活需要butyrophilin(BTN)家族蛋白BTN3A1和BTN2A1组成的膜受体复合物。

BTN蛋白家族成员具有典型的免疫球蛋白样结构：胞外区包含IgV和IgC结构域，跨膜区为α螺旋，胞内区含有B30.2结构域。研究表明，BTN3A1通过胞内B30.2结构域感知pAg，而BTN2A1则直接结合Vγ9Vδ2 TCR的Vγ9链保守区域。pAg结合诱导的BTN2A1-BTN3A1相互作用主要由两者的B30.2结构域介导。

BTN2A1和BTN3A1形成2:2四聚体复合物

通过冷冻电镜解析发现，HMBPP诱导下BTN2A1和BTN3A1形成2:2化学计量比的四聚体。BTN2A1通过胞外IgC结构域形成V型同源二聚体，而BTN3A1的胞内B30.2结构域呈现"domain-swapped"样二聚化。值得注意的是，BTN2A1的两个B30.2结构域紧密结合，而两个BTN3A1 B30.2结构域则位于螺旋束的两侧，形成1:2的胞内相互作用模式。

BTN3A1-BTN3A2/BTN3A3异源二聚体构象更稳定

人类BTN3A基因家族包含BTN3A1、BTN3A2和BTN3A3三个成员。研究发现BTN3A1可与BTN3A2或BTN3A3形成异源二聚体，且这些异源二聚体比BTN3A1同源二聚体具有更强的Vγ9Vδ2 T细胞激活能力。结构分析表明，异源二聚体的螺旋结构域(HD)形成更紧密的卷曲螺旋结构，特别是BTN3A1与BTN3A2之间的极性相互作用网络显著增强了复合物稳定性。

pAg结合稳定BTN受体复合物构象

比较研究发现，游离状态的BTN2A1构象高度灵活，而BTN3A1胞外区呈现对称的V型构象。pAg结合后，BTN2A1-BTN3A1复合物的构象趋于稳定。蛋白酶解实验证实，BTN3A2结合的BTN3A1对弹性蛋白酶的抵抗能力最强，这与BTN3A2具有最强的T细胞激活能力相吻合。

BTN2A1-BTN3A1-BTN3A2复合物识别二聚化Vγ9Vδ2 TCR

冷冻电镜结构显示，BTN2A1-BTN3A1-BTN3A2复合物以2:1化学计量比结合两个Vγ9Vδ2 TCR分子。一个TCR分子被"夹"在BTN2A1和BTN3A2的IgV结构域之间（结合位点A），另一个TCR则与游离的BTN2A1 IgV相互作用（结合位点B）。结合位点A的埋藏面积达1070.2 ?²，显著大于结合位点B的489.3 ?²。

生物发光共振能量转移(BRET)实验证实，HMBPP处理能显著增强TCR二聚化信号，说明BTN复合物确实诱导了Vγ9Vδ2 TCR的二聚化。结构比较发现，TCR结合诱导BTN复合物胞外区发生显著构象变化：BTN2A1 Ig二聚体向BTN2A1_B侧移动约25°，而BTN3A1-BTN3A2异源二聚体则反向扭转15°。

分子机制与生物学意义

研究提出了"配体诱导的内向外稳定化"模型：pAg通过稳定BTN3A1胞内B30.2结构域构象，进而影响胞外区构象，最终促进TCR二聚化。这一发现不仅阐明了γδ T细胞活化的分子机制，也为开发靶向BTN-TCR互作的肿瘤免疫疗法提供了理论依据。特别值得注意的是，BTN3A2和BTN3A3作为BTN3A1的调节受体，通过形成更稳定的异源二聚体增强信号转导效率，这一发现为设计新型免疫调节剂提供了重要线索。

研究局限性

虽然去垢剂胶束成功稳定了膜蛋白复合物用于冷冻电镜分析，但仍不能完全模拟细胞膜的真实环境。未来研究需要考虑使用更接近天然状态的脂质双分子层环境（如纳米盘或脂质体）来探索BTN复合物的构象动力学。