補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)劑CD46
日期：2019-11-29 13:25:20
CD46是由Cole等人在1986年應(yīng)用C3b親和層析在外周血淋巴細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的一種膜蛋白，又稱為膜輔蛋白（MCP）[1]。在核苷酸序列上MCP與衰變加速因子（DAF）具有同源性，但蛋白結(jié)構(gòu)與功能不同，從而它被認(rèn)為是補(bǔ)體系統(tǒng)的一種新的調(diào)節(jié)蛋白，在第四屆國(guó)際白細(xì)胞分型討論會(huì)上將其命名為CD46。隨著對(duì)CD46認(rèn)識(shí)的不斷深入，人們逐漸意識(shí)到是一種具有多種功能的膜蛋白，并與多種免疫性疾病相關(guān)。那CD46到底是什么？在免疫系統(tǒng)中又是扮演什么角色？請(qǐng)繼續(xù)往下看~
1. 什么是CD46？
CD46為一單鏈跨膜糖蛋白，其染色體定位于人類1號(hào)染色體短臂的32號(hào)區(qū)，分子量為45-70kDa，又命名為gp45-70，屬于補(bǔ)體活化調(diào)節(jié)蛋白因子家族。CD46的N端由四個(gè)補(bǔ)體控制蛋白（CCP）組成，后面是通過(guò)選擇性剪接產(chǎn)生的O-高度糖基化區(qū)域，并包含B和/或C異構(gòu)體。B和C結(jié)構(gòu)域富含氨基酸絲氨酸、蘇氨酸和脯氨酸（STP），并通過(guò)功能未知的12個(gè)氨基酸區(qū)域與跨膜結(jié)構(gòu)域相連。CD46的細(xì)胞內(nèi)區(qū)域由兩種氨基數(shù)目不同的短尾(Cyt1包含16個(gè)氨基，cyt2含有23個(gè)氨基)組成。選擇性剪接可產(chǎn)生帶有CYT-1的同工型或帶有CYT-2的同工型，它們都含有信號(hào)傳導(dǎo)基序，并且在炎癥環(huán)境中差異表達(dá)。由于能夠表達(dá)的CD46通常不包含外顯子A，所以根據(jù)不同的組合方式，CD46分為四種亞型：C1、C2和BC1、BC2。BC亞型較C亞型分子量大[2][3][4]。
Figure 1. The structure of CD46
CD46在細(xì)胞表面分布很廣，大多數(shù)正常細(xì)胞上都有CD46表達(dá)，包括造血細(xì)胞系、成纖維細(xì)胞、表皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及星狀膠質(zhì)細(xì)胞等，但不同類型的細(xì)胞上表達(dá)的數(shù)量有所不同[5]。如C2亞型主要表達(dá)于腦、精子，BC亞型則在腎臟、唾液腺、嬰兒心臟表達(dá)較多。
2. CD46的功能
人CD46也稱為膜輔因子蛋白（MCP），屬于補(bǔ)體激活調(diào)節(jié)劑（RCA）蛋白質(zhì)家族。除了CD46，RCA家族還包括衰變加速因子（CD55 / DAF）、補(bǔ)體受體1（CR1 / CD35）和2（CR2 / CD21）、C4結(jié)合蛋白和H因子（FH）。如Figure2所示，CD46作為膜輔因子介導(dǎo)的C3b和C4b裂解輔助因子，是先天免疫系統(tǒng)中經(jīng)典和選擇性補(bǔ)體激活級(jí)聯(lián)反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[6]。裂解多余的C3b可以產(chǎn)生膜結(jié)合的C3bi和可溶性C3f。C4b的裂解可以產(chǎn)生膜結(jié)合C4d和可溶性C4c。 而細(xì)胞結(jié)合的切割片段不能繼續(xù)激活補(bǔ)體級(jí)聯(lián)反應(yīng)。這個(gè)過(guò)程可以保護(hù)宿主細(xì)胞免受補(bǔ)體系統(tǒng)的意外裂解[7] [8]。
Figure 2. CD46 is a cofactor for the serine protease factor I to cleave C3b and C4b
近年來(lái)，CD46相關(guān)報(bào)道已經(jīng)不局限于先天免疫系統(tǒng)。大量研究表明CD46可以調(diào)節(jié)T細(xì)胞免疫力，特別是能夠控制炎癥[9] [10]。CD46除了在補(bǔ)體激活和適應(yīng)性免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)中起作用外，它還被多種病毒和細(xì)菌用作細(xì)胞受體。一些麻疹病毒（MV）和腺病毒（Adv）可以通過(guò)與CD46結(jié)合而附著在細(xì)胞上。盡管RCA蛋白家族的其他成員也可以與病毒結(jié)合，但是與CD46結(jié)合的病原體還是占多數(shù)，因此，CD46通常也被稱為 “病原體的磁鐵”[11]。在第一部分中已經(jīng)提到，CD46在細(xì)胞表面分布很廣，所有有核細(xì)胞都有表達(dá)CD46，這也是其在病原體相互作用中的突出地位的主要原因。一些研究顯示，CD46與病原體的相互作用可以下調(diào)細(xì)胞中的CD46水平，從而增加了感染細(xì)胞的補(bǔ)體敏感性[12]。最近的一項(xiàng)研究揭露CD46和自噬相關(guān)因子之間存在直接聯(lián)系。CD46對(duì)病原體的識(shí)別會(huì)觸發(fā)自噬，這也是控制感染的關(guān)鍵步驟[13]。
3. CD46在天然免疫與適應(yīng)性免疫中的作用機(jī)制
3.1 CD46與天然免疫
天然免疫，指?jìng)€(gè)體出生時(shí)即具備，作用范圍廣，不針對(duì)特定抗原的免疫能力，所以也叫非特異性免疫。在機(jī)體防御機(jī)制中具有重要作用，是抵抗病原微生物感染的第一道防線。CD46與天然和致病性配體相互作用后可抑制小鼠和人的巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞（DC）產(chǎn)生白介素IL-12。 此外，CD46介導(dǎo)的信號(hào)直接抑制γδT細(xì)胞產(chǎn)生效應(yīng)細(xì)胞因子干擾素IFNγ。
除了CD46信號(hào)在巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和上皮細(xì)胞上的作用，CD46在其他先天免疫細(xì)胞（包括NK細(xì)胞、NK T細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞）上的作用還有待進(jìn)一步研究。 目前只有一項(xiàng)體外研究發(fā)現(xiàn)CD46在NK細(xì)胞上募集激活后，細(xì)胞殺傷活性降低[14]。
Figure 3. CD46 modulates innate cell functions
3.2 CD46與適應(yīng)性免疫
適應(yīng)性免疫又稱獲得性免疫或特異性免疫，這種免疫只針對(duì)一種病原體。它是人體經(jīng)后天感染或人工預(yù)防接種而使機(jī)體獲得的抵抗感染能力。一般是在微生物等抗原物質(zhì)刺激后才形成的(免疫球蛋白、免疫淋巴細(xì)胞)，并能與該抗原起特異性反應(yīng)。
起初，在Astier等的研究中，他們觀察到CD46在人CD4+ T細(xì)胞上作為共刺激分子起作用，可在抗原呈遞過(guò)程中激活后誘導(dǎo)高細(xì)胞增殖。隨后，在這一發(fā)現(xiàn)上開展了一系列的研究并最終證明，在T細(xì)胞活化過(guò)程中，CD46誘導(dǎo)了分泌IL-10-調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）的活化或生成。由于Treg在自身免疫性疾病和移植排斥反應(yīng)方面的治療潛力，與Treg相關(guān)的研究也是越來(lái)越多。Treg可以抑制和控制效應(yīng)Th1，Th2和Th17 T細(xì)胞的激活。如Figure 4所示，在Th1應(yīng)答的誘導(dǎo)階段，IL-2和C3b的產(chǎn)量較低，并支持增殖分泌IFN-γ型Th1細(xì)胞控制感染。Th1效應(yīng)細(xì)胞的擴(kuò)增可充分提高局部IL-2來(lái)誘導(dǎo)IL-10共表達(dá)和調(diào)控[15][16][17]。
Figure 4. Regulation of adaptive T cell responses
4. CD46與疾病
多項(xiàng)研究已證明CD46與多種免疫炎性疾病相關(guān)。Sandra等人在已戒煙人群中發(fā)現(xiàn)CD46高表達(dá)可使其避免因自身免疫反應(yīng)及炎癥反應(yīng)引起肺氣腫及慢性梗阻性肺疾病。多發(fā)性硬化疾病過(guò)程中，缺乏CD46會(huì)影響T細(xì)胞的增殖與分化，從而導(dǎo)致抗炎癥因子IL-10分泌減少[18]。Jones等人檢測(cè)了類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的關(guān)節(jié)液和外周血中中性粒細(xì)胞里CD46表達(dá)，發(fā)現(xiàn)關(guān)節(jié)液中CD46表達(dá)較高，認(rèn)為類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎關(guān)節(jié)液中CD46表達(dá)變化可增強(qiáng)中性粒細(xì)胞黏附、抵抗補(bǔ)體以及增強(qiáng)清除免疫復(fù)合物的能力[19]。另外，CD46的表達(dá)在腫瘤逃逸、缺血再灌注中也有明顯變化。綜上所述，我們可以推出CD46可抑制補(bǔ)體系統(tǒng)活化從而減輕免疫反應(yīng)以及通過(guò)調(diào)節(jié)T細(xì)胞從而影響抗炎因子的生成，最終影響炎性反應(yīng)。
此外，M. Kathryn Liszewski等人也發(fā)現(xiàn)CD46突變與非典型溶血性尿毒綜合征（Atypical hemolytic uremic syndrome）密切相關(guān)。導(dǎo)致aHUS沉淀的因素包括感染、妊娠、外傷或藥物。對(duì)于為什么腎內(nèi)皮是器官損傷的主要部位，目前尚不清楚。但目前清楚的是，這種疾病的病因是無(wú)法控制受損或受壓細(xì)胞表面上的選擇性途徑（AP），從而導(dǎo)致“自我修復(fù)”過(guò)度激活。突變蛋白功能障礙可能是由于功能喪失或功能獲得引起的。兩者都會(huì)導(dǎo)致C3b降解效率降低及C3和C5轉(zhuǎn)化酶持續(xù)活躍，進(jìn)而產(chǎn)生過(guò)量的補(bǔ)體途徑效應(yīng)子。此外，C5b啟動(dòng)MAC組裝，導(dǎo)致膜損傷，而C5a募集并激活白細(xì)胞并上調(diào)血管粘附性。由于補(bǔ)體激活與補(bǔ)體調(diào)節(jié)之間的微妙平衡干擾了內(nèi)皮細(xì)胞，血栓性微血管病隨之而來(lái)，血管壁變厚、細(xì)胞充血和破壞[20]。
5. 最新藥物研究進(jìn)展
目前相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)并未查到與CD46相關(guān)已上市藥物，現(xiàn)在已經(jīng)上臨床的相關(guān)藥物如下：
| 英文名稱 | 研發(fā)代碼 | 研發(fā)階段 | 公司 | 適應(yīng)癥 |
|---|---|---|---|---|
| Enadenotucirev | ColoAd-1; Oncolytic Ad11/Ad3 | 臨床二期 | PsiOxus Therapeutics, 默沙東 | 實(shí)體瘤, 結(jié)腸直腸癌, 膀胱癌, 卵巢癌 |
| Carcinoembryonic antigen-expressing measles virus (National Cancer Institute) | / | 臨床一期 | 美國(guó)國(guó)立癌癥研究所 | 神經(jīng)膠質(zhì)瘤, 成膠質(zhì)細(xì)胞瘤, 原發(fā)性腹腔癌, 卵巢癌, 間變性星形細(xì)胞瘤 |
| AugmAb | BRM-132 | 臨床一期 | 全福生物科技, PAI Life Sciences | 癌癥 |
| FOR-46 | FOR-46,FOR 46,FOR46 | 臨床一期 | 圣迭戈加利福尼亞大學(xué) | 前列腺癌, 多發(fā)性骨髓瘤 |
CD46蛋白
Recombinant Human Membrane cofactor protein(CD46),partial (Active) (Code: CSB-MP004939HU)
(Tris-Glycine gel) Discontinuous SDS-PAGE (reduced) with 5% enrichment gel and 15% separation gel.
Immobilized CD46 at 2 μg/ml can bind Anti-CD46 rabbit monoclonal antibody, the EC50 of human CD46 protein is 0.8333-1.054 ng/ml.
References
[1] Cole JL, Housley GA Jr, et al. Identification of an additional class of C3-binding memberane protein of human peripheral blood leukocyters and cell lines [J]. Pro Natl Acad Sci USA. 1985, 85:859-863.
[2] J. Cardone, G. Le Friec, et al. CD46 in innate and adaptive immunity: an update [J]. Clinical and Experimental Immunology. 2011, 164: 301–311.
[3] Le Friec G, Kemper C. Complement: coming full circle [J]. Arch Immunol Ther Exp (Warsz). 2009, 57:393–407.
[4] Gill DB, Atkinson JP. CD46 in Neisseria pathogenesis [J]. Trends Mol Med. 2004, 10(9):459-65.
[5] B. David Persson, Nikolaus B. Schmitz, et al. Structure of the Extracellular Portion of CD46 Provides Insights into Its Interactions with Complement Proteins and Pathogens [J]. PLoS Pathog. 2010, 6(9): e1001122.
[6] Seya T, Turner J, et al. Purification and characterization of a membrane protein (gp45–70) that is a cofactor for cleavage of C3b and C4b [J]. J Exp Med. 1986, 163:837–855.
[7] Liszewski MK, Post TW, Atkinson JP. Membrane cofactor protein (MCP or CD46): newest member of the regulators of complement activation gene cluster. Annu Rev Immunol [J]. 1991. 9:431–455.
[8] Rebecca C. Riley-Vargas, Darcy B. Gill, et al. CD46: expanding beyond complement regulation [J]. Trends Immunol. 2004, 25(9):496-503.45.
[9] Astier AL. T-cell regulation by CD46 and its relevance in multiple sclerosis. Immunology [J]. 2008, 124:149–154.
[10] Griffiths MR, Gasque P, et al. The multiple roles of the innate immune system in the regulation of apoptosis and inflammation in the brain [J]. J Neuropathol Exp Neurol. 2009, 68:217–226.
[11] Cattaneo R. Four viruses, two bacteria, and one receptor: membrane cofactor protein (CD46) as pathogens magnet [J]. J Virol. 2004, 78:4385–4388.
[12] Sakurai F, Akitomo K, et al. Downregulation of human CD46 by adenovirus serotype 35 vectors [J]. Gene Ther. 2007, 14:912–919.
[13] Joubert PE, Meiffren G, et al. Autophagy induction by the pathogen receptor CD46 [J]. Cell Host Microbe. 2009, 6:354–366.
[14] Al-Shouli S, Cardone J, et al. Let’s connect: a novel role for CD46 in tight junction regulation [J]. Mol Immunol. 2010; 47:2252–3.
[15] Cardone J, Le Friec G, et al. Complement regulator CD46 temporally regulates cytokine production by conventional and unconventional T cells [J]. Nat Immunol. 2010; 11:862–71.
[16] Sakaguchi S, Miyara M, et al. FOXP3+ regulatory T cells in the human immune system [J]. Nat Rev Immunol. 2010; 10:490–500.
[17] Barrat FJ, Cua DJ, et al. In vitro generation of interleukin 10-producing regulatory CD4(+) T cells is induced by immunosuppressive drugs and inhibited by T helper type 1 (Th1)- and Th2-inducing cytokines [J]. J Exp Med. 2002; 195:603–16.
[18] AstierAL. T-cell regulation by CD46 and its relevance in multiple sclerosis [J]. Immunology. 2008, 124(2):149-154.
[19] Alvarez afuente R, Blanco Kelly F, et al. CD46 in a Spanish cohort of multiple sclerosis patients: genetics, mRNA expression and response to interferon beta treatment [J]. Mult Scler. 2011, 17(5):513-520.
[20] M. Kathryn Liszewski and John P. Atkinson. Complement regulator CD46: genetic variants and disease associations [J]. Hum Genomics. 2015; 9(1): 7.
