HLA-A*02:01呈递青霉素修饰的半胱氨酰化肽段触发T细胞识别：β-内酰胺过敏反应新机制

这篇研究揭示了β-内酰胺抗生素（如青霉素）通过形成半胱氨酸-青霉素复合物（CysBP）修饰HLA-A*02:01呈递的肽段，激活患者体内特异性T细胞受体（TCR）的分子机制。研究首次报道了CysBP通过二硫键连接肽链半胱氨酸的修饰模式，并通过免疫肽组学（immunopeptidomics）和单细胞TCR测序证实了该修饰在青霉素超敏反应中的关键作用，为药物过敏的精准诊断提供了新靶点。

　　

ABSTRACT

β-内酰胺抗生素超敏反应中，药物修饰自身肽段形成新抗原是T细胞活化的关键。本研究通过免疫肽组学技术系统解析了HLA-A*02:01呈递的青霉素修饰肽特征，发现76%修饰发生在半胱氨酰化半胱氨酸（CysBP），而非传统认知的赖氨酸。这种通过二硫键连接的修饰模式为药物过敏机制提供了全新视角。

背景

青霉素类药物的β-内酰胺环可共价修饰蛋白质，形成触发T细胞反应的抗原。澳大利亚住院患者中54%的抗生素不良反应由β-内酰胺药物引起，临床表现为从斑丘疹到史蒂文斯-约翰逊综合征等严重皮肤反应。研究聚焦HLA-A*02:01——该等位基因与青霉素过敏显著相关且人群携带率高（约25%）。

方法

采用BB7.2抗体从BP处理的C1R.A*02:01细胞中免疫沉淀HLA复合物，通过LC-MS/MS鉴定修饰肽段。开发PenicillinFinder脚本自动识别质谱中青霉素特征碎片离子（m/z 160.04/217.06/335.11）。从过敏患者外周血单核细胞（PBMCs）中扩增BP特异性CD8⁺ T细胞，通过单细胞测序获得优势TCR克隆（BP-TCR），并在SKW3报告细胞系中验证其功能。

结果

1. 1.

   修饰偏好性：在55个明确修饰位点的肽段中，42个为CysBP修饰（76%），远多于直接修饰的赖氨酸（10个）和半胱氨酸（3个）。典型肽段LLPPPPC(+453.10)PA的合成验证显示，其质谱碎片与天然肽段高度吻合（Pearson相关系数0.96）。

2. 2.

   TCR特异性：患者AH002体内优势克隆BP-TCR（TRAV3/TRBV20-1）仅被HLA-A*02:01⁺ APC激活，且反应依赖TAP蛋白参与的抗原加工。该TCR对含CysBP的还原敏感表位产生应答，经三(2-羧乙基)膦（TCEP）处理后活性消失。

3. 3.

   跨药物反应：BP-TCR可交叉识别6-氨基青霉烷酸（216.25 Da）至哌拉西林（516.55 Da）等多种β-内酰胺药物，提示其识别溶剂暴露的保守药效团。

机制创新

1. 1.

   非经典修饰途径：细胞培养实验证实，培养基中游离半胱氨酸可与BP形成CysBP，直接修饰已呈递于HLA的肽段，无需细胞内抗原加工。

2. 2.

   临床关联性：重新分析氟氯西林修饰的HLA-B*57:01肽组数据，发现同类CysFlux修饰占优势（7/9明确修饰肽段），表明该机制可能普适于β-内酰胺类药物。

讨论

传统研究聚焦赖氨酸修饰，而本研究揭示半胱氨酰化修饰在药物过敏中的核心地位：

• •

  氧化应激关联：半胱氨酰化是细胞应对氧化应激的保护机制，在炎症状态下可能增加药物修饰风险。

• •

  诊断价值：CysBP修饰肽的还原敏感性为开发特异性体外诊断试剂提供方向。

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  个体差异：血清游离半胱氨酸浓度（8.3-10.7 μM）可能影响修饰肽生成，解释为何同HLA型患者反应差异。

展望

未来需在更多HLA型别（如B55:01、B57:01）中验证该机制，并探索调节半胱氨酸代谢以预防过敏反应的可行性。研究为理解药物-宿主互作开辟了新维度，其发现的技术方法（如非还原肽组学）可拓展至其他药物过敏研究领域。