生命科学学院肖俊宇团队与张永辉团队合作揭示嗜乳脂蛋白激活γδ T细胞的“分子钳”机制
T细胞是免疫系统的核心组成部分，分为αβ T与γδ T两大亚群。其中，αβ T细胞通过识别MHC分子提呈的多肽抗原来激活免疫应答1。1984年发现的γδ T细胞，因其对肿瘤和病原体的快速响应能力，被认为是连接固有免疫与适应性免疫的桥梁。以人体外周血中最丰富的γδ T细胞亚群——Vγ9Vδ2 T细胞为例，它们通过感知靶细胞胞内代谢产物磷抗原（phosphoantigens, pAgs）信号实现对异常细胞的快速识别2。与依赖MHC分子呈递抗原的αβ T细胞不同，γδ T细胞的激活由嗜乳脂蛋白（butyrophilin, BTN）家族介导3。BTN家族的大多数成员主要由胞外类似于免疫球蛋白可变区（IgV）和恒定区（IgC）的结构域，跨膜（TM）和近膜（JM）区共同形成的coiled-coil区域，和胞内的B30.2/SPRY结构域组成4。在BTN家族成员中，BTN3A1、BTN3A2、BTN3A3和BTN2A1已被证明在识别pAgs和激活Vγ9Vδ2 T细胞中发挥作用。清华大学药学院张永辉教授和其他团队的先前研究表明，BTN3A1通过胞内B30.2结构域结合磷抗原5,6，形成的复合界面促进了与BTN2A1 B30.2的相互作用并介导由内而外（inside-out）的免疫激活7。在胞外，之前研究表明BTN2A1的胞外区能够与TCR Vγ9链的胚系编码区结合8，但BTN3A1的胞外区是否与TCR结合仍存在争议5；这些BTN分子如何组装成功能性复合体并精确调控T细胞应答，更是该领域亟待解决的重要科学问题。
2025年6月11日，基因功能研究与操控全国重点实验室、北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、昌平实验室肖俊宇课题组与张永辉课题组合作，在Immunity杂志发表题为“Structures of butyrophilin multimers reveal a plier-like mechanism for Vγ9Vδ2 T cell receptor activation”的研究论文，系统揭示了这类γδ T细胞的识别机制：在靶细胞内部，BTN3A1与BTN2A1协同结合磷抗原，实现对胞内代谢变化的高效感知；在靶细胞表面，BTN3A2与BTN3A1形成异源二聚体，并与BTN2A1共同构建出“分子钳”结构——一侧钳住TCR的Vγ9链，另一侧结合Vδ2链的顶端区域，驱动TCR发生构象变化，最终实现激活。该研究为开发靶向γδ T细胞的免疫疗法提供了重要的结构基础和理论依据。
图1. 研究内容总结。BTN多聚体感知磷抗原促进Vγ9Vδ2 TCR结合和T细胞激活，靶向BTN3A的抗体TH001或靶向BTN2A1的抗体TH002可以分别促进和抑制激活
研究团队首先解析了磷抗原HMBPP（4-羟基-3-甲基-2-烯基焦磷酸）结合状态下全长BTN3A1-BTN3A2–BTN2A1多聚体及其与Vγ9Vδ2 TCR复合物的高分辨率冷冻电镜结构。研究发现，磷抗原HMBPP的存在稳定了BTN3A1-BTN3A2与BTN2A1形成的1:1:2四聚体复合物，BTN3A2和BTN2A1胞外区通过IgV结构域的CFG面结合，遮蔽BTN2A1的TCR结合位点。细胞实验表明，破坏二者结合的BTN3A-IgV突变（如E35A、E106A）和BTN2A1-IgV突变（如E35A、R56A、E59A）能显著增强Vγ9Vδ2 T细胞的激活。
当TCR结合时，BTN多聚体发生旋转构象变化，解离的BTN3A2与BTN2A1胞外区形成双“钳臂”，分别结合TCR的不同区域。BTN2A1结合TCR Vγ9链侧面的胚系编码区域ABED面；BTN3A2被确认为领域内长期寻找的“第二配体”——它占据了TCR顶部，不仅结合Vδ2链的胚系编码区域（CDR1δ/CDR2δ/HV4δ），也结合克隆特异性的CDR3δ环（Leu97δ）和Vγ9链的CDR3γ环（Glu105γ/Lys108γ）。
该研究揭示的这一独特“钳式抓握”双配体识别机制与已报道的αβ TCR–配体识别机制截然不同。为了进一步探究BTN–TCR相互作用的重要性，团队根据界面关键残基设计BTN3A2、BTN2A1和TCR蛋白的突变位点进行T细胞激活实验，并结合先前表位定位研究数据进行整合分析，结果表明关键残基的突变多数可以削弱或消除T细胞的激活。这在分子和细胞层面阐明了γδ T细胞的双重免疫特性：既通过胚系编码区域介导快速的固有免疫响应，又通过互补决定区（CDR3）介导特异性的适应性免疫识别。
研究团队还开发了高活性的BTN3A激动型抗体TH001以及BTN2A拮抗型抗体TH002，并解析了这两种抗体与BTN蛋白形成复合物的结构。TH001与已开发的抗体ICT01相比，具有更高亲和力和促进T细胞对肿瘤细胞的杀伤效果；与抗体20.1相比，占据了更多的BTN3A表位。TH002则通过阻断BTN2A1的TCR结合表位抑制T细胞激活。这不仅有助于进一步阐明γδ T细胞的激活机制，也有望应用于实体瘤治疗和自身免疫病干预。
值得一提的是，这项研究与哈尔滨工业大学黄志伟教授团队于2025年5月在Immunity杂志发表的研究成果相互印证，共同增进了对BTN多聚体复合物形成和γδ T细胞活性调控的理解。
北京大学生命科学学院2022级博士研究生张迈、北京大学前沿交叉学科研究院2023级博士研究生王一晴（PTN项目）、苏州大学第一附属医院蔡宁宁、清华大学药学院2023级博士研究生屈莹莹为论文的共同第一作者。张永辉和肖俊宇为论文的共同通讯作者。清华大学马先强、苏州大学附属第一医院张学光等也为该研究作出了重要贡献。
该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、昌平实验室、北京大学生命科学学院启东产业创新基金等的资助。北京大学冷冻电镜平台、昌平实验室冷冻电镜平台、清华大学生物样品制备与鉴定平台、北京大学生命科学学院仪器中心、清华大学蛋白质研究技术中心为该研究提供了有力保障。
参考文献：
1. Rossjohn, J., Gras, S., Miles, J.J., Turner, S.J., Godfrey, D.I., and McCluskey, J. (2015). T cell antigen receptor recognition of antigen-presenting molecules. Annu. Rev. Immunol. 33, 169—200. https://doi.org:10.1146/annurev-immunol-032414-112334
2. Tyler, C.J., Doherty, D.G., Moser, B., and Eberl, M. (2015). Human Vγ9/Vδ2 T cells: Innate adaptors of the immune system. Cell. Immunol. 296, 10—21. https://doi.org:10.1016/j.cellimm.2015.01.008
3. Vantourout, P., Laing, A., Woodward, M.J., Zlatareva, I., Apolonia, L., Jones, A.W., Snijders, A.P., Malim, M.H., and Hayday, A.C. (2018). Heteromeric interactions regulate butyrophilin (BTN) and BTN-like molecules governing γδ T cell biology. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, 1039—1044. https://doi.org:10.1073/pnas.1701237115
4. Arnett, H.A., and Viney, J.L. (2014). Immune modulation by butyrophilins. Nat. Rev. Immunol. 14, 559—569. https://doi.org:10.1038/nri3715
5. Sandstrom, A., Peigné, C.-M., Léger, A., Crooks, James E., Konczak, F., Gesnel, M.-C., Breathnach, R., Bonneville, M., Scotet, E., and Adams, Erin J. (2014). The intracellular B30.2 domain of butyrophilin 3A1 binds phosphoantigens to mediate activation of human Vγ9Vδ2 T cells. Immunity 40, 490—500. https://doi.org:10.1016/j.immuni.2014.03.003
6. Yang, Y., Li, L., Yuan, L., Zhou, X., Duan, J., Xiao, H., Cai, N., Han, S., Ma, X., Liu, W., et al. (2019). A structural change in butyrophilin upon phosphoantigen binding underlies phosphoantigen-mediated Vγ9Vδ2 T cell activation. Immunity 50, 1043—1053.e1045. https://doi.org:10.1016/j.immuni.2019.02.016
7. Yuan, L., Ma, X., Yang, Y., Qu, Y., Li, X., Zhu, X., Ma, W., Duan, J., Xue, J., Yang, H., et al. (2023). Phosphoantigens glue butyrophilin 3A1 and 2A1 to activate Vγ9Vδ2 T cells. Nature 621, 840—848. https://doi.org:10.1038/s41586-023-06525-3
8. Fulford, T.S., Soliman, C., Castle, R.G., Rigau, M., Ruan, Z., Dolezal, O., Seneviratna, R., Brown, H.G., Hanssen, E., Hammet, A., et al. (2024). Vγ9Vδ2 T cells recognize butyrophilin 2A1 and 3A1 heteromers. Nat. Immunol. 25, 1355—1366. https://doi.org:10.1038/s41590-024-01892-z
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