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作者与机构
本文由Luigi D. Notarangelo(波士顿儿童医院免疫学部,哈佛医学院)、Min-Sung Kim(美国国立卫生研究院NIDDK分子生物学实验室)、Jolan E. Walter(麻省总医院儿科过敏与免疫学中心)及Yu Nee Lee(哈佛医学院)共同完成,发表于2016年4月的《Nature Reviews Immunology》(最终修订版于2018年1月发布)。
主题与背景
本文综述了人类重组激活基因(Recombination-Activating Gene, RAG)突变在免疫缺陷和自身免疫疾病中的分子机制与临床表型多样性。RAG1和RAG2蛋白是V(D)J重组的核心启动因子,其突变可导致从严重联合免疫缺陷(Severe Combined Immunodeficiency, SCID)到自身免疫性疾病的一系列临床表现。近年来,通过解析RAG复合物的晶体结构、开发新型重组活性检测方法以及对患者免疫失调机制的深入研究,学界对RAG缺陷的病理机制有了新认识。
RAG突变导致的疾病表型具有高度异质性,可分为三类:
- T-B-SCID:完全丧失RAG活性的突变导致T、B细胞发育阻滞,表现为早发性严重感染,需造血干细胞移植(HSCT)治疗。
- Omenn综合征:低活性(hypomorphic)RAG突变允许残留的T细胞发育,但伴随寡克隆T细胞浸润、嗜酸性粒细胞增多和高IgE血症。
- CID-G/AI(合并免疫缺陷伴肉芽肿/自身免疫):部分RAG活性保留的突变导致迟发性自身免疫(如肉芽肿、白癜风、重症肌无力)和抗体缺陷。
支持证据:
- 流行病学数据显示,RAG突变占SCID病例的19%,在近亲结婚率高的地区更常见。
- 小鼠模型证实,低活性RAG突变(如R229Q)可重现Omenn综合征的胸腺结构异常和自身免疫特征。
通过X射线晶体学和冷冻电镜解析的RAG1-RAG2异源四聚体结构揭示了其功能域:
- RAG1核心域(387-1011位氨基酸)包含非amer结合域(NBD)、DNA结合域(DDbD)和催化中心(D603/D711/E965)。
- RAG2核心域形成六叶β-螺旋桨结构,其非核心区植物同源域(PHD)通过识别组蛋白H3K4me3调控染色质可及性。
突变热点分析:
- T-B-SCID相关突变:多位于锌结合域(如C730F)或催化中心附近,破坏蛋白稳定性或DNA切割活性。
- CID-G/AI相关突变(如R975Q):影响编码侧翼敏感性,导致V(D)J重组质量异常。
RAG缺陷通过以下途径导致自身免疫:
- 胸腺中枢耐受缺陷:胸腺上皮细胞(mTECs)中AIRE表达下降,组织限制性抗原(TRAs)呈递不足,导致自身反应性T细胞逃逸。
- B细胞耐受缺陷:受体编辑(receptor editing)障碍使自身反应性B细胞存活,且BAFF水平升高促进其外周扩增。
- 细胞因子抗体:部分患者产生抗干扰素-α/ω的自身抗体,可能与病毒感染触发相关。
支持数据:
- Omenn综合征患者胸腺中AIRE表达缺失,且Treg细胞数量减少。
- 小鼠模型中,BAFF阻断抗体可逆转自身抗体介导的肾损伤。
科学价值:
临床意义:
亮点:
- 整合结构生物学、免疫学和临床数据,建立多尺度病理模型。
- 提出环境因素(如病毒感染)与遗传缺陷互作触发自身免疫的假说。
其他有价值内容
- 微生物组作用:小鼠模型中,肠道菌群失调可加剧Omenn综合征的炎症(如Th1/Th17反应),抗生素治疗可部分缓解症状。
- 技术方法创新:开发基于CDR3谱型分析和高通量测序的免疫组库评估工具,用于监测患者免疫重建。
(全文约2000字)