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B細(xì)胞的“生命周期”概略示意圖 施一公團(tuán)隊(duì)供圖

B細(xì)胞也叫B淋巴細(xì)胞, 是適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。它在抗原刺激下可分化為漿細(xì)胞和記憶B細(xì)胞：漿細(xì)胞可合成和分泌抗體，是人體的免疫屏障之一；記憶B細(xì)胞則可以“記錄”下感染信息，并在體內(nèi)長(zhǎng)期存在，以備不時(shí)之需。

B細(xì)胞需要抗原與B細(xì)胞受體（BCR）的結(jié)合，才能進(jìn)行增殖和分化，產(chǎn)生漿細(xì)胞和記憶細(xì)胞。這就好比，如果B細(xì)胞要組織一場(chǎng)免疫戰(zhàn)斗，入侵的抗原是敵人，B細(xì)胞受體（BCR）則是探知敵人虛實(shí)的先鋒。

早在1990年，德國(guó)馬普所的Michael Reth實(shí)驗(yàn)室就鑒定發(fā)表了BCR的組分，在之后的三十多年中，人們對(duì)BCR胞外區(qū)如何識(shí)別各種抗原并激活B細(xì)胞信號(hào)通路進(jìn)行了深入的研究。BCR由膜結(jié)合的免疫球蛋白（mIg）和Igα/Igβ異二聚體組成。其中mIg負(fù)責(zé)與抗原結(jié)合，Igα/Igβ參與信號(hào)傳遞?？乖Y(jié)合以后，BCR在細(xì)胞膜表面寡聚化，Igα和Igβ被Lyn激酶磷酸化，之后激活下游信號(hào)通路。 BCR被認(rèn)為是治療B細(xì)胞惡性腫瘤的重要治療靶點(diǎn)。例如，Polatuzumab vedotin是一種抗體偶聯(lián)藥物，該藥物可以結(jié)合BCR中的Igβ組分，釋放偶聯(lián)的毒素分子，對(duì)B淋巴瘤細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)殺傷。盡管BCR十分重要，但科學(xué)家一直未能看清其結(jié)構(gòu)。一旦獲知BCR的結(jié)構(gòu)信息，對(duì)于理解B細(xì)胞活化以及針對(duì)該復(fù)合物進(jìn)行抗體藥物的開發(fā)，將具有很高的潛在價(jià)值。

BCR根據(jù)mIg類型的不同，可以分為五種類型，即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。此次施一公團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)象，正是其中的IgM型。實(shí)驗(yàn)過程中，他們首先將IgM-BCR的四個(gè)組分的cDNA進(jìn)行密碼子優(yōu)化并克隆到表達(dá)載體上，接著通過共表達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)潴留蛋白pERp1促進(jìn)IgM二硫鍵的形成，幫助其正確折疊。之后，在蛋白純化時(shí)加入抗體偶聯(lián)藥物Polatuzumab的Fab片段，最后通過冷凍電鏡解析了第一個(gè)人源IgM同種型B細(xì)胞受體復(fù)合物3.3 埃(1埃等于0.1納米)的高分辨率結(jié)構(gòu)。

該IgM-BCR復(fù)合物結(jié)構(gòu)包含一個(gè)mIgM和一個(gè)Igα/Igβ，它們以 1:1 的化學(xué)計(jì)量比非共價(jià)結(jié)合。在Igβ的上方，觀察到了Polatuzumab的Fab片段的電子密度，證實(shí)了Polatuzumab結(jié)合在Igβ氨基末端的柔性區(qū)域。

在IgM-BCR的胞外區(qū)域，重鏈的胞外域與 Igα/Igβ的胞外域緊密堆疊。在近膜區(qū)域，兩條重鏈中的一條通過連接肽（linker）穿過由 Igα/Igβ包圍的中空結(jié)構(gòu)。在跨膜區(qū)域，mIgM和Igα/Igβ的跨膜螺旋（TM）形成一個(gè)四螺旋束，通過跨膜螺旋之間的氫鍵來穩(wěn)定構(gòu)象。

這樣的結(jié)構(gòu)特征暗示了mIgM和Igα/Igβ在細(xì)胞內(nèi)通過共折疊的方式形成復(fù)合物。施一公團(tuán)隊(duì)通過體外pull-down和體內(nèi)免疫共沉淀（co-IP）實(shí)驗(yàn)， 驗(yàn)證了IgM-BCR的組分通過共折疊的方式在細(xì)胞內(nèi)形成復(fù)合物的猜想，同時(shí)揭示了TM和linker在復(fù)合物組裝中的重要作用。 除此之外，該結(jié)構(gòu)揭示了胞外域上的 14 個(gè)糖基化位點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)三個(gè)潛在的表面抗體結(jié)合位點(diǎn)，可能有助于用于疾病干預(yù)的治療性抗體或微型蛋白質(zhì)的理性設(shè)計(jì)。和已經(jīng)批準(zhǔn)的抗體偶聯(lián)藥物Polatuzumab vedotin一樣，這些特異性結(jié)合IgM-BCR的抗體或微型蛋白質(zhì)，具有治療B細(xì)胞淋巴瘤的潛力。

《科學(xué)》的審稿人對(duì)該項(xiàng)研究給予了高度評(píng)價(jià)：“這是B細(xì)胞生物學(xué)的一大突破，也是一項(xiàng)非常了不起的成就?！?/p>

相關(guān)論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abo3923