IgM-BCR複合物的整體結構圖。圖片來源：西湖大學

本報訊 近日，西湖大學施一公團隊在《科學》（Science）上發表了題為《人源IgM B細胞受體的冷凍電鏡結構》（Cryo-EM structure of the human IgM B cell receptor）的研究論文。

該論文首次報道了人源IgM同種型B細胞受體（IgM-BCR）的高分辨率三維結構，揭示了膜結合的IgM（mIgM）與Igα和Igβ異源二聚體複合物組裝的分子機制，從而回答了B細胞受體（BCR）如何組裝這一重要科學問題，同時也為基于BCR的免疫療法提供了關鍵的結構基礎。

B細胞也叫B淋巴細胞，是适應性免疫系統的重要組成部分。它在抗原刺激下可分化為漿細胞和記憶B細胞：漿細胞可合成和分泌抗體，是人體的免疫屏障之一；記憶B細胞則可以“記錄”下感染信息，并在體内長期存在，以備不時之需。

B細胞需要抗原與BCR的結合，才能進行增殖和分化，産生漿細胞和記憶細胞。這就好比，如果B細胞要組織一場免疫戰鬥，入侵的抗原是敵人，BCR則是探知敵人虛實的先鋒。

早在1990年，德國馬普所的Michael Reth實驗室就鑒定發表了BCR的組分。在之後的三十多年中，人們對BCR胞外區如何識别各種抗原并激活B細胞信号通路進行了深入的研究。BCR由膜結合的免疫球蛋白（mIg）和Igα/Igβ異二聚體組成。其中mIg負責與抗原結合，Igα/Igβ參與信号傳遞。抗原結合以後，BCR在細胞膜表面寡聚化，Igα和Igβ被Lyn激酶磷酸化，之後激活下遊信号通路。

BCR被認為是治療B細胞惡性腫瘤的重要治療靶點。例如，Polatuzumab vedotin是一種抗體偶聯藥物，該藥物可以結合BCR中的Igβ組分，釋放偶聯的毒素分子，對B淋巴瘤細胞進行精準殺傷。盡管BCR十分重要，但科學家一直未能看清其結構。一旦獲知BCR的結構信息，對于理解B細胞活化以及針對該複合物進行抗體藥物開發，将具有很高的潛在價值。

BCR根據mIg類型的不同，可以分為五種類型，即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE。此次施一公團隊的研究對象，正是其中的IgM型。實驗過程中，他們首先将IgM-BCR的四個組分的cDNA進行密碼子優化并克隆到表達載體上，接着通過共表達内質網潴留蛋白pERp1促進IgM二硫鍵的形成，幫助其正确折疊。之後，在蛋白純化時加入抗體偶聯藥物Polatuzumab的Fab片段，最後通過冷凍電鏡解析了第一個IgM-BCR複合物3.3 埃(1埃等于0.1納米)的高分辨率結構。

該IgM-BCR複合物結構包含一個mIgM和一個Igα/Igβ，它們以1：1的化學計量比非共價結合。在Igβ的上方，觀察到了Polatuzumab的Fab片段的電子密度，證實了Polatuzumab結合在Igβ氨基末端的柔性區域。

在IgM-BCR的胞外區域，重鍊的胞外域與Igα/Igβ的胞外域緊密堆疊。在近膜區域，兩條重鍊中的一條通過連接肽（linker）穿過由Igα/Igβ包圍的中空結構。在跨膜區域，mIgM和Igα/Igβ的跨膜螺旋（TM）形成一個四螺旋束，通過跨膜螺旋之間的氫鍵來穩定構象。

Science的審稿人對該項研究給予了高度評價：“這是B細胞生物學的一大突破，也是一項非常了不起的成就。”

原文載于《醫學科學報》 (2022-08-26 第2版 要聞)

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