«МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ КЛЕТКИ 2-Е ИЗДАНИЕ, ПЕРЕРАБОТАННОЕ И ДОПОЛНЕННОЕ В 3 томах 3 Перевод с английского канд. биол. наук В. П. Коржа, канд. биол. наук Н.В. Сониной, ...»

18.6.1. Т-клеточные рецепторы представляют собой антителоподобные гетеродимеры [32] Поскольку Т-клетки активируются только в результате тесного контакта с другими клетками, их рецепторы для антигенов существуют только в мембраносвязанной форме. Поэтому такие рецепторы было трудно выделить - в отличие от антител, которые секретируются (но могут быть и мембраносвязанными), и значительно больше времени потребовалось на то, чтобы идентифицировать эти молекулы и кодирующие их гены, Первые рецепторные белки были выделены в 1983 г., после того как стало возможным выращивать в культуре чистые клоны антигенспецифических Т-клеток (разд. 18.6.11), что позволило иметь большие количества Т-клеток с идентичными рецепторами. Затем могли быть получены моноклональные антитела против клонированных клеток, и те из них, которые узнают Т-клеточный рецептор, были идентифицированы по их способности блокировать вызванные антигеном ответы исходных клеток, но не ответы других Т-клеточных клонов. Эти антитела были затем использованы для очистки молекул рецепторов; оказалось, что рецептор состоит из двух полипептидных цепей и, соединенных дисульфидными связями. Каждая из этих цепей имеет отличительную особенность, общую у них с антителами, - наличие вариабельной N-концевой и константной С-концевой областей (рис. 18-46).

Примерно год спустя эти черты сходства с антителами стали важным элементом остроумного способа выделения генов, кодирующих Тклеточные рецепторы. Т- и В-лимфоциты близко родственны, поэтому большинство генов транскрибируется у них одновременно, и, значит, они содержат в основном одни и те же мРНК; однако мРНК для Т-клеточного рецептора содержат только Т-клетки. Исследователи взяли суммарную мРНК Т-клеточных клонов, гибридизацией на истощение удалили мРНК, содержащуюся также и в В-клетках (разд. 5.6.4), и получили небольшую популяцию мРНК, свойственную только Т-клеткам, Затем из этой мРНК приготовили библиотеку кДНК (разд. 5.6.3) и использовали индивидуальные клоны кДНК из этой библиотеки дм получения радиоактивных ДНК-зондов. Предполагая, что вариабельность N-концов Тклеточных рецепторных белков (как и V-областей антител) создается путем перестроек ДНК, каждый из ДНК-зондов использовали затем для анализа соответствующих геномных ДНК в попытке выявить перестройки в процессе развития Т-клеток. Таким путем в конце концов были локализованы (на разных хромосомах) генные пулы, кодирующие - и -цепи. Было показано, что эти пулы, та же как и генные пулы для антител, содержат отдельные V-, D-, J- и С-сегменты, которые объединяются путем сайт-специфической рекомбинации в процессе развития Т-клеток в тимусе.

За одним исключением, все механизмы, используемые В-клетками для создания разнообразия антител, используются также и Т-клетками для создания разнообразия Т-клеточных рецепторов. Полагают, однако, что у Т-клеток особенно важную роль играют механизмы, связанные с выпадением и вставкой нуклеотидов при соединении генных сегментов, Но зато здесь, по-видимому, не используется механизм соматического гипермутирования, приводимый в действие антигеном (разд. 18.4,4).

Причина этого, возможно, состоит в том, что при гипермутировании могли бы возникать Т-клетки, реагирующие со «своими»

молекулами. Такого рода проблема гораздо менее существенна для В-клеток, так как большая часть В-клеток, реагирующих на «свое», не могла бы активироваться без помощи реагирующих на «свое» Т-клеток-хелперов (разд. 18.6.12).

Недавно были обнаружены Т-клеточные рецепторы второго типа-гетеродимеры, состоящие из - и -цепей. Эти рецепторы экспрессируются на субпопуляциях клеток с неизвестными функциями в тимусе, эпидермисе и кишечном эпителии.

Как /-, так и /-Т-клеточные рецепторы физически ассоциированы на поверхности клетки с одним и тем же набором полипептидных цепей - так называемым комплексом ТЗ (или CD3). Этот комплекс имеется на поверхности всех зрелых Т-клеток. Полагают, что он участвует в передаче сигнала от активированного антигеном Т-клеточного рецептора внутрь клетки.

18.6.2. Различные ответы Т-лимфоцитов опосредуются разными классами этих клеток [33] Т-лимфоциты убивают клетки, инфицированные вирусами, а также способствуют или противодействуют ответам других лейкоцитов. Эти три функции осуществляются разными классами Т-лимфоцитов - цитотоксическими Т-клетками, Т-клетками-хелперами (или индукторами) и Тклетками-супрессорами соответственно. Цитотоксические Т-клетки вместе с В-клетками - это главные эффекторные клетки иммунной системы; Тхелперы и Т-супрессоры вместе называют Т-клетками-регуляторами.

Из трех основных классов Т-клеток мы меньше всего знаем о Т-супрессорах. Известно, например, что Т-хелперы и цитотоксические Тклетки используют для узнавания антигена одни и те же рецепторы (/-гетеродимеры), тогда как природа рецепторов, используемых Тсупрессорами, пока неясна (хотя по крайней мере некоторые из них, видимо, тоже используют /-гетеродимеры). Одна из причин ограниченности наших знаний о Т-супрессорах состоит в том, что было чрезвычайно трудно получить в культуре клоны этих клеток, в то время как получать антиген-специфичные клоны цитотоксических Т-клеток и Т-хелперов сравнительно легко (разд. 18.6.11).

Хотя цитотоксические Т-клетки и Т-хелперы используют антигенные рецепторы, кодируемые одними и теми же пулами генных сегментов, они не могут узнавать одни и те же молекулы МНС на поверхности клеток. Такое различие отражает разные функции клеток этих двух типов.

18.6.3. Цитотоксические Т-лимфоциты убивают клетки, инфицированные вирусами [34] Вирусы воспроизводятся внутри клеток, где они укрыты от воздействия антител; поэтому наиболее эффективный способ предотвратить их распространение на другие клетки состоит в том, чтобы убить инфицированную клетку еще до начала сборки вируса. Это и есть основная функция цитотоксических Т-клеток. Ввиду высокого разрушительного потенциала этих лимфоцитов чрезвычайно важно, чтобы их атака была ограничена только инфицированными клетками. Как показала микрокиносъемка, цитотоксическая Т-клетка в каждый данный момент может сосредоточить свою атаку лишь на одной клетке-мишени, даже если Рис. 18-47. Цитотоксическая Т-клетка (меньшая из двух) и убиваемая ею в культуре клетка-мишень. А и Б электронные микрофотографии; Вкартина иммунофлуоресценции после окрашивания антителами к тубулину. Цитотоксические Т-клетки были взяты у мышей, иммунизированных клетками-мишенями -чужеродными опухолевыми клетками. Показано, как Т-клетка и клетка-мишень связываются друг с другом (А, В); на фото БТ-клетка после того, как она убила клетку-мишень. Обратите внимание, что у Т-клетки, но не у клетки-мишени центросома и расходящиеся от нее микротрубочки ориентированы в точку межклеточного контакта (А и Б из D. Zagury et al., Eur. J. Immunol., 5, 818-822, 1975; В из В. Geiger et al., J.

с нею связалось несколько клеток-мишеней. Каким же образом цитотоксическая клетка так точно направляет свою атаку?

По-видимому, направляющий механизм зависит от перестройки цитоскелета цитотоксической клетки в результате специфического контакта с поверхностью клетки-мишени. Если цитотоксическую Т-клетку во время ее взаимодействия с атакуемой мишенью пометить антителами к тубулину, то можно увидеть, что ее центросома ориентирована в точку контакта с клеткой-мишенью (рис. 18-47). Кроме того, если клетку пометить антителами к талину - белку, участвующему, видимо, в соединении рецепторов клеточной поверхности с кортикальными актиновыми филаментами (разд. 11.2.8), то окажется, что талин сконцентрирован в кортексе цитотоксической клетки в месте контакта. Имеются данные в пользу того, что агрегация Т-клеточных рецепторов в участке контакта приводит к локальному талин-зависимому скоплению актиновых филаментов; затем механизм, зависимый от микротрубочек, ориентирует центросому и связанный с нею аппарат Гольджи к участку контакта, направляя воздействие убивающего аппарата на клетку-мишень. Аналогичную поляризацию цитоскелета можно наблюдать и при функциональном взаимодействии Т-хелпера с клеткой, которой он «помогает».

18.6.4. Как цитотоксические Т-клетки убивают свои мишени? [35] Цитотоксические клетки защищают нас не только от обычных вирусных инфекций, но и от опухолей вирусного происхождения. Однако такие опухоли составляют, вероятно, менее 20% всех злокачественных опухолей человека. Кроме того, имеющиеся данные никак не свидетельствуют в пользу того, что иммунные ответы защищают нас и от большинства других видов рака: в условиях иммуносупрессии люди и экспериментальные животные более подвержены вирусным опухолям (а также опухолям предполагаемой вирусной природы), но этого нельзя сказать о спонтанных и химически индуцированных опухолях. Большой интерес вызывает, однако, возможная роль неиммунологических механизмов в защите от рака. Опухолевые клетки могли бы уничтожаться макрофагами или естественными клетками-киллерами (NK, natural killer cells). NK-клетки представляют собой лимфоцитоподобные клетки, вероятно, такого же рода, что и К-клетки, которые убивают эукариотические клетки, покрытые антителами (разд. 18.2.5). Но в отличие от К-клеток NK-клетки могут также спонтанно и относительно неспецифически убивать многие опухолевые и инфицированные вирусами клетки в культуре в отсутствие антител. Как они в этих случаях отличают аномальные клетки от нормальных, не известно.

Мы не знаем, каким образом цитотоксические Т-клетки и NK-клетки убивают свои мишени. Некоторые линии NK-клеток и цитотоксических Т-клеток, которые можно неопределенно долго поддерживать в культуре, используют для этого механизм, вероятно, сходный с действием системы комплемента. Связывание с мишенями ведет к высвобождению этими клетками порообразующих белков, называемых перфоринами, которые полимеризуются в плазматической мембране клетки-мишени, превращаясь в трансмембранные каналы. Как полагают, эти каналы делают мембрану проницаемой, что способствует гибели клетки. Перфорины, которые гомологичны компоненту комплемента С9, хранятся в секреторных пузырьках и освобождаются путем локального экзоцитоза в месте контакта с клеткой-мишенью. В секреторных пузырьках содержатся также сериновые эстеразы, однако играют ли они какую-либо роль в гибели клетки-мишени, неизвестно. На электронных микрофотографиях перфориновые каналы в мембране клеток-мишеней выглядят очень сходно с каналами, образуемыми компонентом С9, и это подкрепляет мысль о сходстве механизмов действия цитотоксических клеток и комплемента. Однако обычные цитотоксические Т-лимфоциты и NK-клетки могут убивать клетки-мишени и без участия перфоринов, с помощью какого-то механизма, молекулярная основа которого не известна.

Одна из возможностей состоит в том, что эти клетки активируют в клетке-мишени некий внутренний механизм саморазрушения, который приводит ее к «самоубийству».

Какие молекулы узнают NK-клетки на убиваемых ими мишенях, неизвестно. Между тем выяснено, что цитотоксические Т-клетки узнают вирусные молекулы, связанные с гликопротеинами МНС на поверхности клеток, инфицированных вирусами. Однако лишь недавно установлена решающая роль молекул МНС в «представлении» антигена Т-клеткам.