p56lck属于以p60v-src/c-src为代表的蛋白酪氨酸激酶家族成员。同这个家族的其它成员一样都具有酪氨酸激酶活性。目前发现,p56lck相对特异地存在于淋巴细胞中,尤其是成熟的静止T淋巴细胞中。p56lck可能在T细胞活化信号转导以及分化调节过程中起着重要的作用。
(一)p56lck结构和功能特点
1.p56lck的结构 p56lck是由lck基因编码的分子量为56kDa的单链分子,由509个氨基酸残基组成。在小鼠,lck基因定位于4号染色体,人lck基因定位于1号染色体的1p32-35区间。同其它具有PTK活性的生长因子受体如EGF-R和PDGF-R等比较,p56lck分了属于非受体型蛋白酪氨酸激酶,无胞膜外区,其N-端通过豆蔻酸(myristic acid)与细胞膜内侧面相连。p56lck分子结构可以分为四个功能区:(1)膜接触区,位于N-端,N-端第2位Gly能结合豆蔻酸,通过豆蔻酸与细胞膜内侧面相连;(2)底物作用区,该区的氨基酸结构不同于src家族的大部分其它成员;(3)催化区或激酶区,这一区域在氨基酸组成上与其它src家族成员高度同源;(4)调节区,位于羧基端,可能与p56lck的PTK活性的特异调节有关(图8-6)。
图8-6 p56lck分子的功能区
2.p56lck的功能特点 p56lck底物作用区存在几个位置尚不明确的Ser磷酸化位点;催化区Lys273是ATP结合点,Tyr394为自身磷酸化位点;调节区Tyr505是调性磷酸化位点。在静止细胞中,p56lck在Tyr505上发生磷酸化,但当细胞活化时这个残基则发生去磷酸化,随之发生激酶的活化以及Tyr394的自身磷酸化。目前研究认为,CD45通过使Tyr505去磷酸化对p56lck起正调控作用;而p50csk是使Tyr505发生磷酸化对p56lck则起负调控作用。CD45和p50csk对其它src家族PTKs也发挥着同样的调节作用。
(二)p56lck与CD4/CD8分子
1.p56lck的分布 CD4和CD8以共受体形式(coreceptor)表达于成熟的T淋巴细胞,尽管CD4和CD8跨膜分子都属于免疫球蛋白超家族,但它们之间仅存在有限的同源性。CD4和CD8分子分别与MHCⅡ类和MHc I类分子的恒定区决定簇相互作用。CD4是分子量为55-60kDa的糖蛋白,以单体形式表达。CD8是由二致辞体组成,有两种形式:一种是由两条α链(32-34kDa)组成的同源二聚体;另一种形式是由α链和β链(25-26kDa)组成的异源二聚体。CD4和CD8分子中胞浆内部分子不具有激酶功能区,因此它们与受体酪氨酸激酶如EGF-R或PDGF-R无同源性。目前已经证实CD4和CD8均与信号转导成份p56lckPTK相连接。p56lck几乎在所有淋巴细胞中表达,包括全部成熟T细胞和胸腺细胞,提示它可能在T细胞活化和分化调节过程中起作用。有关p56lck在T细胞活化信号中正调节作用的最初发现是p56lck直接同CD4或CD8复合受体分子胞浆内功能域相连接,在体外具有酪氨酸激酶活性,在体内,T细胞受到刺激后酪氨酸磷酸化水平增加。即使在静止的鼠CD4-T细胞中也有大约50%细胞内p56lck是同CD4糖蛋白相连接。
图8-7 p56lck同CD4、CD8作用的模式图
2.p56lck与CD4/CD8分子的连接 p56lck同CD4/CD8相互作用的区域位于分子的氨基端的底物作用区(图8-7),此区域在src相关PTKs中是独特的,含有4个半胱氨酸,这对于p56lck与CD4和CD8相互作用是必须的。底物作用区中6个带负电荷的氨基酸可使p56lck与CD4/CD8结合位点内相对应的碱性氨基酸残基相结合。在CD4和CD8α分子的胞浆内有一个含13个氨基酸的相似区域,经突变研究和肽竞争分析法证实此区域可能为p56lck结合区域。CD4和CD8α含有两个对于p56lck结合起关键作用的半胱氨酸以及与p56lck氨基末端负电荷相互作用的5个带正电荷的氨基酸。证实此区域中有6个氨基酸直接与p56lck结合有关,如果把这6个氨基酸残基从CD8α胞浆功能域转移到一个非相关蛋白水泡性口炎病毒糖蛋白(VSV-G)胞浆功能区域上,p56lck即可结合到这个杂交分子上去。
3.p56lck参与T细胞活化 用蛋白激酶C激活剂刺激T淋巴细胞可引起p56lck从CD4分子上解离下来,随后发生CD4内化。CD8分子在这方面不同于CD4,CD8+T淋巴细胞经PKC激活剂刺激事对CD8分子内化以及CD8-p56lck的解离影响极微。现已提示,p56lck可能以生长因子PTK受体相同方式起作用,即TCR结合与MHC相连的抗原后,CD4中CD8与MHC相互作用,与CD4或CD8相连接的p56lck补充到TCR多肽胞浆内部分靠得很近的区域,然后发生PTK的活化以及TCR内底物(?)和/或其邻近分子(PLCγ1?)的磷酸化。p56lck除参与抗原诱导的淋巴细胞活化外,还可能参与T细胞的分化和成熟。在T细胞分化的所有阶段,包括CD4、CD8双阳性胸腺细胞都可检测到p56lck与CD4和CD8形成的复合物。
(三)p56lck与非CD4/CD8分子
p56lck除了同CD4和CD8形成复合体外,还可能同另外一些参与信号转导的细胞受体分子形成稳定的复合物。
1.p56lck与IL-2R的关系 IL-2R由α、β、γ三条肽链组成。三条肽的不同组合即αβγ,βγ以及单独α分别构成IL-2的高、中、低三种亲和力的受体。由于IL-2Rα链在胞浆内仅有一个较短的功能域(13个氨基酸残基),所以介导IL-2R信号转导主要为β和γ链。IL-2Rβ链胞浆内有两个结构域:其中一个靠近细胞膜,富含丝氨酸,对于IL-2诱导的增殖信号具有重要作用;另一结构域远离细胞膜,富含酸性氨基酸,为酪氨酸激酶物理连接部位。经IL-2Rβ链免疫沉淀后进行免疫印迹也证实了IL-2Rβ链同p56lck相连。体外系统中也发现IL-2结合到IL-2R后可促进p56lck活性,引起IL-2Rβ链的酪氨酸磷酸化。IL-2Rγ链胞浆内含86个氨基酸,无激酶功能区,但具有一个与SH-2同源的区域,可能参与IL-2R介导的信号转导。最近研究表明,IL-2Rγ链为IL-4、IL-7、IL-9、IL-13等细胞因子受体所共用(common chain,γC)。
2.p56lck与其它分子的关系 同p56lck相互作用的其它一组分子有人T细胞糖磷脂酰肌醇(glycophosphatidylinositol,GPI)连接的蛋白包括CD59、CD55、CD48以及小鼠T细胞中的Thy-1。应用免疫沉淀方法均能使这些分子同p56lck发生共免疫沉淀。此外,将T淋巴细胞同针对GPI连接的膜分子特异性抗体孵育,然后加入二抗使其交联,均发生几种内源性底物的酪氨酸磷酸化。
许多GPI连接的细胞表面分子可能以两种不同的形式表达在T细胞中,这是由相应分子mRNA不同拼接所致。一种形式是通过GPI附着在细胞膜上,另一种形式具有跨膜区和胞浆的PLC去掉所有GPI相连的膜蛋白后进行免疫沉淀,并分析它们相连的激酶活性,发现大多数酪氨酸磷酸化活性已丧失,表明GPI连接物对于同p56lck相结合是必需的。
采用烷基化试剂或金属离子结合试剂进一步证实了CD4/CD8多肽和GPI连接膜蛋白是分别通过两种不同的机理与p56lck相互作用的。这些试剂可以干扰p56lck同CD4或CD8分子的相互作用,因为p56lck同CD4或CD8的相互作用依赖游离半胱氨酸的存在,并需要金属离子使之稳定这种结合;而p56lck与GPI相连结的蛋白的结合则不受这些试剂影响。这些结果表明,p56lck通过两种或更多不同相互作用机理,直接或间接地同多种细胞表面蛋白形成复合物。