ペプチドローディング複合体

ペプチドローディング複合体(PLC) は、小胞体(ER)に位置する短寿命のマルチサブユニット膜タンパク質複合体です。主要組織適合性複合体クラス I (MHC-I)分子によるペプチドの転座と選択を調整します。安定したペプチド-MHC I 複合体が細胞表面に放出され、悪性細胞または感染細胞に対するT 細胞応答を促進します。次に、T 細胞は活性化されたペプチドを認識します。このペプチドは免疫原性または非免疫原性である可能性があります。

PLC アセンブリは、抗原処理に関連するトランスポーター(TAP1 および TAP2 – 総称して TAP)、酸化還元酵素ERp57、MHC-I ヘテロ二量体、シャペロンのタパシンおよびカルレティキュリンを含む 7 つのサブユニットで構成されています。TAP は、プロテアソーム分解産物を細胞質から ER の内腔に輸送し、そこで MHC-I 分子にロードされます。その後、ペプチド-MHC-I 複合体は分泌経路を介して細胞表面に移動し、抗原負荷を細胞傷害性 T 細胞に提示します。

一般的に、予備的な MHC-I 重鎖は、ER 内のカルネキシン-カルレティキュリン システムによってシャペロンされます。β2-ミクログロブリン (β2m) とともに、MHC-I 重鎖はヘテロ二量体の集合体を形成し、抗原ペプチドの受容体として機能します。空の MHC-I ヘテロ二量体はカルレティキュリンによってリクルートされ、短命の高分子 PLC を形成します。ここで、シャペロン タパシンが MHC-I 分子をさらに安定化させます。さらに、ERp57 とタパシンはジスルフィド結合複合体を形成し、タパシンは PLC の構造的安定性を維持し、最適なペプチド ローディングを促進するために重要です。MHC-I ヘテロ二量体がペプチド編集を受ける最終的な品質管理の後、安定したペプチド-MHC-I 複合体が T 細胞認識のために細胞表面に放出されます。 PLCは多種多様なMHC-I異型に機能し、Tリンパ球の分化とプライミング、ウイルス感染と腫瘍の発達の制御において中心的な役割を果たします。^[1]

ヒトPLCの構造は、単粒子電子顕微鏡（クライオEM）を使用して決定されました。^[2] PLCは150Å×150Åの大きさで、全高は240Åで、抗原処理に関連するトランスポーター（TAP）を中心に構成されています。タパシン、カルレティキュリン、ERp57、主要組織適合遺伝子複合体クラスI（MHC-I）などの分子が擬似対称パターンで配置されています。

TAP はヘテロ二量体複合体で、ABC トランスポータースーパーファミリーの TAP1 (ABCB2) と TAP2 (ABCB3) のメンバーで構成されています。すべての ABC トランスポーターの共通の特徴は、1) 2 つの膜貫通ドメイン (TMD) と 2) 2 つのヌクレオチド結合ドメイン (NBD) に分かれていることです。両方の分子内ドメインは互いに結合しており、ATP結合が進行すると、 TMD の構造変化によってプロテアソーム分解産物が膜を通過できるようになります。TAP は細胞質で生成された抗原ペプチドを認識して ER に直接輸送しますが、タパシンは MHC-I と安定した複合体を形成できる種類のペプチドを認識します。このプロセスはペプチド校正または編集として知られています。校正^[3]によって選択されたペプチドはMHC-I の安定性を向上させます。タパシンは免疫原性ペプチドエピトープの編集にも寄与します。しかし、生化学、生物物理学、構造研究により、適応免疫における重要な機能であるペプチド校正の触媒メカニズムは、タパシンとTAPBPR（TAP結合タンパク質関連、タパシン相同体）によって実行されることが最近になって証明されました。^[4]

クレスウェルと同僚は、ヒトBリンパ芽球細胞のジギトニン溶解物からTAP1抗体と単離された複合体中の48kDaタンパク質としてタパシン（TAP関連糖タンパク質）を初めて発見した。^[5]タパシンは、ペプチドトランスポーターのERシャペロンとともにHC/β2mに結合します。^[6] ERに位置し、その機能は、シャペロンカルレティキュリンおよびERp57と共同でクラスI分子をTAPにまとめることです。タパシン欠損細胞株と、破壊されたタパシン遺伝子を持つマウスの研究から、クラスI分子の短命な複合体が発見されました。^{[説明が必要]}

タパシンとTAPは、クラスI分子の安定化と、細胞傷害性T細胞に提示されるペプチドの最適化に非常に重要です。^[7] PLCに依存しないタパシンホモログタンパク質TAPBPR ^[4]は、2番目のMHC-I特異的ペプチド校正者または編集者として機能する能力がありますが、膜貫通ドメインを持っていません。^[8]タパシンとTAPBPR ^{[4]は、TAPBPRとMHC-I（重鎖とβ2ミクログロブリン）の}X線構造で示されているように、MHC-I上で同様の結合インターフェースを共有しています。 光分解性の高親和性ペプチドを使用することで、研究者は安定した（結合した）MHC-I分子を形成し、その後、光誘導ペプチドのUV光による切断により安定したTAPBPR ^[4]とMHC-Iの複合体を形成することができました。

ERp57はERに存在するチオール酸化還元酵素ファミリーの酵素である。 ^[9] ERp57はペプチドローディング複合体の分子シャペロンカルレティキュリンとの結合を介して間接的に基質に結合し、^{[10] [11]} MHC-I分子の生成の初期段階では、ERp57は遊離MHC-I重鎖と結合している。その結果、その機能は重鎖のジスルフィド結合の形成、重鎖の酸化フォールディング、そして最終的にERp57がMHC-I分子にペプチドをロードするという事実によって決定される。

MHC-I重鎖は、ER 内のカルネキシン-カルレティキュリン複合体の助けを借りてシャペロンとして機能する可能性があります。これに加えて、β2-ミクログロブリン (β2m) がヘテロダイマーの重鎖に結合し、全体として抗原ペプチドの受容体として機能します。MHC-I 鎖が空の場合、カルレティキュリンによってリクルートされ、一時的な PLC を形成します。

タパシンは、MHC-I の安定化に定期的に役割を果たします。MHC-I ヘテロダイマーがペプチドの校正または編集に使用された後にのみ、安定した pMHC-I (ペプチド-MHC-I) 複合体が細胞表面に放出され、ウイルス感染細胞または悪性腫瘍細胞の認識と破壊が行われます。一般に、各個体は 6 つの MHC-I 分子 (各親から 3 つずつ) のコレクションを所有しています。したがって、自己免疫の緊急事態では、適合ドナーは、レシピエントのコレクションとは別に、同様の MHC-I 分子のコレクションを所有する親族です。^{[引用が必要]}

カルレティキュリン、特にそのレクチン様ドメインは、MHC-I と相互作用します。P ドメインは、ERp57 に向かって MHC-I ペプチド結合部位を向いています。この配向により、タパシンは MHC-I に付着して固定することができます。TAP のこの転座により、タパシンや MHC-I などの標準的な膜エントリ ポイントで縁取られた ER 腔腔への TAP の開口が容易になります。これらの 2 つのエントリ ポイントにより、最適なペプチド負荷で MHC-I がリクルートされ、最終的に T 細胞表面に MHC-I が放出されて認識されます。^{[引用が必要]}