哈工大全媒体（阚思邈 董德/文 董德/图）8月3日，生命科学和医学学部/生命科学中心黄志伟教授团队在免疫受体识别机制方面取得重要进展，研究成果以《BTNL3–BTNL8四聚体钳状结构介导Vγ4Vδ1 TCR二聚化触发非抗原依赖性激活》（Butyrophilin-like 3 and 8 tetramers clamp Vγ4Vδ1 T cell receptors for antigen-independent activation）为题发表在《免疫学》（Immunity）。该研究通过生物化学和结构生物学分析，揭示了BTNL3–BTNL8以非抗原依赖性方式形成钳状四聚体，通过诱导TCR二聚化介导其信号激活的分子机制，为肠道免疫稳态调控与γδ T细胞靶向治疗提供了理论依据。
T细胞作为适应性免疫系统的重要组成部分，除了经典的αβ T细胞外，还存在一类具有独特免疫功能的γδ T细胞，能够快速感知组织状态变化，在维持上皮屏障完整性、促进组织修复、以及抵御病原体感染过程中发挥重要作用。人体肠道上皮细胞表达着一类嗜乳脂蛋白样分子（butyrophilin-like, BTNL），其中BTNL3和BTNL8被认为是调控肠道Vγ4⁺ γδ T细胞发育和功能维持的关键因子。然而，BTNL3和BTNL8如何识别Vγ4Vδ1 TCR、并将细胞外识别信号转化为T细胞内的激活信号，以及这一独特的激活过程是否依赖外源性抗原参与，仍是尚未解决的重要科学问题。
研究团队首次解析了BTNL3–BTNL8与Vγ4Vδ1 TCR的高分辨率冷冻电镜结构，BTNL3与BTNL8的胞外IgC结构域、跨膜螺旋和胞内B30.2结构域参与形成稳定的异二聚体。两个BTNL3–BTNL8异二聚体通过胞内的B30.2结构域进一步组装成四聚体，形成一个钳状结构，从两侧夹住两个Vγ4Vδ1 TCR，组装为2:2:2化学计量比的BTNL3–BTNL8–Vγ4Vδ1 TCR六聚体复合物（图1）。令人意外的是，在BTNL3–BTNL8的B30.2结构域中未观察到小分子配体的电子密度，表明BTNL3–BTNL8四聚体的形成并不依赖外源性配体诱导。与此前发现的BTN2A1–BTN3A1不同，后者需要磷酸抗原结合BTN3A1的B30.2结构域并诱导BTN2A1–BTN3A1组装。BTNL3–BTNL8对Vγ4 TCR的识别由BTNL3的IgV结构域介导，Vγ4与BTNL3结合的关键位置97和101位均为精氨酸，而其他Vγ亚型（如Vγ3、Vγ5、Vγ8和Vγ9）在对应位置携带不同大小或电荷性质的氨基酸残基，该特征明确了BTNL3对Vγ4的选择性识别。
图1. BTNL3–BTNL8介导Vγ4Vδ1 TCR激活的模式图
BTNL3–BTNL8四聚体介导两个Vγ4Vδ1 TCR分子形成头对头（head-to-head）的同源二聚体结构，CDR环之间的相互作用进一步稳定了TCR二聚体。功能实验进一步验证，在BTNL3–BTNL8的作用下，TCR分子可在细胞膜上发生显著聚集，并且TCR二聚化能够显著增强下游激活信号。为了验证这一二聚化模式是否具有普遍性，研究团队进一步分析了具有不同CDR3序列以及不同Vδ链组成的TCR变体。冷冻电镜二维分类结果显示，这些不同TCR均能够以高度相似的二聚化构象与BTNL3–BTNL8结合，提示该激活模式并不依赖特定的CDR3序列或Vδ链（图2）。虽然TCR二聚化构象对于BTNL3–BTNL8介导的激活至关重要，但TCR–TCR界面中的局部相互作用并非该过程的决定因素，BTNL3–BTNL8对两个TCR分子的识别可能发挥更核心的作用。
此外，Vγ4Vδ1 TCR也能够被CD1家族分子（如CD1d和CD1a）呈递的脂质抗原激活。通过结构比对分析发现，BTNL3–BTNL8诱导形成的TCR二聚化界面与CD1d/CD1a结合位点在空间上高度重叠。因此，BTNL3–BTNL8介导的TCR二聚化不仅促进了非抗原依赖性激活，同时也通过空间位阻效应排除了Vγ4Vδ1 TCR与CD1分子同时结合的可能性。
图2. BTNL3–BTNL8抗原非依赖性四聚体组装及保守的TCR二聚化模式
综上，该研究提出了BTNL3-BTNL8介导Vγ4Vδ1 TCR非抗原依赖性激活的结构模型，BTNL3-BTNL8四聚体形成钳状结构，通过BTNL3 IgV结构域选择性识别Vγ4链，诱导TCR二聚化以触发信号转导，并且该二聚化激活方式不依赖于特定的CDR3序列或Vδ链亚型。该研究为深入理解肠道免疫稳态及炎症性疾病的发生机制，并开发靶向γδ T细胞的新型治疗策略提供了重要理论依据。
黄志伟为研究论文的通讯作者，董德、李慧玲、朱玉威为论文共同第一作者，卢泽彬、朱俊亮、田盺雨参与了本项研究。本项目受到新基石研究员项目资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1074761326002803
