评价血管紧张素转换酶对细胞外源性抗原递呈的影响及其生理意义

Antigen presentation is a key step in adaptive immunity. After endocytosis or phargocytosis, extracellular antigens will be presented through MHC class II pathway or by MHC class I molecules through cross presentation pathway. Recently, we documented that angiotensin converting enzyme (ACE) localizes in the endoplasmic reticulum (ER) and is the major carboxyl peptidase processing intracellular antigens for MHC class I presentation. Given the existence of ER-endosome fusion and our preliminary data, we hypothesize that ACE also distributes in endosomes and is involved in processing extracellular antigens. This proposal will address the distribution of ACE in the endocytic compartments by immunofluorescence staining and confocal microscopy. By using ACE knockout mice and the transgenic mouse lines with ACE over-expressed in macrophages and dendritic cells, we will systemically investigate how ACE participates in the MHC class II and cross presentation pathways, respectively. Moreover, we will evaluate the pharmacological impact of ACE inhibitors on the presentation of extracellular antigens. This study will not only provide deeper insights into the mechanism of processing and presentation of extracellular antigens, but provide new targets and strategies for a better modulation of adaptive immunity as well.

抗原递呈是获得性免疫的重要一环。细胞外源性抗原经胞吞后，可通过MHC-II途径得以递呈，也可通过交叉递呈途径被MHC-I递呈。我们最近证实分布于内质网中的血管紧张素转换酶（ACE）是参与剪切MHC-I内源性抗原的主要羧基端肽酶。基于存在内质网-内体融合机制以及我们的预实验结果，我们推测ACE也分布于内体中并参与了外源性抗原的剪切。本课题会采用免疫荧光染色和共聚焦显微镜来研究ACE在胞吞途径的分布。利用ACE基因敲除小鼠和ACE分别在树突状细胞和巨嗜细胞里过量表达的转基因鼠系，我们会对ACE是否及如何参与MHC-II抗原递呈和MHC-I交叉递呈分别展开系统深入的研究。另外本课题还会研究ACE抑制剂对外源性抗原递呈的药理影响。这一系列研究不仅能更进一步地阐明外源性抗原的剪切过程和完善抗原递呈理论，还能为更好地调控获得性免疫提供新靶点和新思路。

在获得性免疫系统中起关键作用的是由主要组织相容性复合物 （MHC）介导的抗原递呈。我们以往的工作证明了ACE是主要的剪切MHC-I抗原肽的羧基端肽酶。然而，MHC-I的主要抗原来自于细胞内，对ACE是否参与了外源性抗原的剪切和递呈还缺乏认识。在本基金资助下，我们对ACE在外源性抗原递呈的功能和作用进行了全面分析。首先，通过共聚焦显微镜，我们证实了ACE存在于内质网、内体和溶酶体等和抗原剪切递呈直接相关的细胞器内。其次，我们利用本实验室特有的ACE基因敲除小鼠和ACE分别在巨噬细胞里和树突状细胞里过量表达的ACE10和Pd小鼠，通过体外和体内实验，证明了ACE直接参与了MHC-I的交叉递呈和MHC-II递呈这两个外源性抗原的剪切和递呈过程。因此，ACE是目前唯一一个被证实参与了MHC-I和MHC-II两个抗原递呈途径的肽酶。我们发现ACE的抗原递呈作用直接受其底物特异性的影响，对于不同的抗原表位，ACE有着增加、减少或没有明显改变抗原递呈等各种效果。其表达的缺失、增加或药理抑制对体内抗原特异性的CD4+ T细胞、CD8+ T细胞和抗体的产生有重要影响。更为重要的是，ACE表达还影响了病毒感染后病毒相关抗原的递呈，意味着将ACE作为靶点对病原体感染等疾病进行干预有着巨大的潜力。我们尤其评估了ACE抑制剂这类广泛使用的药物在个体水平对免疫反应的影响，为这类心血管药物提供了药理和临床研究的新方向。