两种不同配体作为共配体的过渡金属有机配位聚合物的合成与性质研究--《天津理工大学》2012年硕士论文
两种不同配体作为共配体的过渡金属有机配位聚合物的合成与性质研究
【摘要】：具有特殊结构和磁性的金属配位化合物的研究已经成为了诸如配位化学，材料化学以及凝聚态物理领域十分吸引人的课题。虽然许多不同的桥连基团和过渡金属已经被用于构筑此化合物，但是金属叠氮系统凭借其多样的配位模式以及由此引发的磁性的多样，在过去的二十年获得了更多的关注。与叠氮基团类似，羧酸基团也具有相类似的配位模式，所以羧酸基团也被广泛用于金属配位化合物的构筑。本文采用水热合成法合成出一系列两种配体作为共配体的金属配位化合物，并对其做了结构和磁性分析，具体如下：
一、合成了以吡嗪-2-羧酸和叠氮为共配体的过渡金属铜配合物[Cu2(N3)3(L1)]n（配合物2-A，HL~1为吡嗪-2-羧酸），并对其结构以及磁性进行了解析。值得注意的是在合成的过程中加入了硝酸钕，以使Cu~(II)避免了被还原成Cu~I。配合物2-A中有三种铜离子分别采用八面体和四方锥形的几何构型，两种叠氮离子分别采用EO和μ1,1,3配位模式，而吡嗪羧酸的羧酸基团则采取syn-anti模式。其结构包含的三核基团由EO叠氮桥连而成，此三核基团与八面体配位形式的Cu~(II)通过μ1,1,3配位模式的叠氮链接形成一维链，同时与L~1链接形成三维结构。对2-A的磁性研究发现其结构呈现磁性与反铁磁性交替的性质。
二、合成了两个以苯甲酸类为共配体的铜离子配合物。其中配合物3-A晶体（C_7H_9CuN_3O_5）是将叠氮与对羟基苯甲酸作为共配体与金属铜离子配位。其中二价金属铜采用八面体的配位模式，处于倒反中心。两个铜离子通过一分子的水，一分子的叠氮和一分子的对羟基苯甲酸链接，其中叠氮采用EO的配位模式，水分子采用μ-2的配位模式，而对羟基苯甲酸的羧酸基团则采用syn,syn的配位模式，由此链接为一维链，而一维链进一步通过O-H···O和N-H···O氢键链接形成三维网络结构。而配合物3-B晶体（C_42H_38Cu_2N_2O_8）是将3,5-二甲基吡啶与苯甲酸作为共配体与金属铜离子配位。其中二价金属铜采用的也是八面体的配位模式，配合物中所有的苯甲酸的羧酸基团均采用syn,syn的配位模式，将两个铜离子链接构成一个铜的两核结构。
三、合成了以1,10-邻菲罗啉与叠氮作为共配体的二价过渡金属离子钴配合物4-A，并对其结构进行了解析。值得注意的是调控反应条件，避免了二价钴离子被邻菲罗啉基团氧化成为三价钴离子。此配合物4-A的不对称结构单元包含1个二价金属钴离子，1个L_5阴离子（L_5为1,10-邻菲罗啉阴离子）还包括2个叠氮阴离子。其中的一个钴离子由一个1,10-邻菲罗啉和四个叠氮阴离子配位，处于扭曲的八面体CoN_6的配位环境中，其中有两个叠氮采用的是EO的配位模式，而另两个叠氮则采用的EE的配位模式。两个EO模式叠氮链接两个二价钴离子形成了一个两核的单元，两核单元进一步通过两个EE模式的叠氮链接起来形成一维链。相邻的一维链通过邻菲罗啉基团堆积成为三维超分子结构。
【关键词】：
【学位授予单位】：天津理工大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：O631.1【目录】：
摘要5-6Abstract6-10第一章 绪论10-30 1.1 晶体工程10-14
1.1.1 晶体工程的发展10-11
1.1.2 晶体工程目前研究的热点及其主要应用方面11-12
1.1.3 晶体工程中的阴离子相互作用12-14 1.2 分子基磁性材料14-19
1.2.1 分子基磁性材料的发展14-15
1.2.2 分子基磁性材料具有磁性的原因15-16
1.2.3 分子基磁性材料的设计方法16-17
1.2.4 分子基磁性材料当前的三个研究领域17-19 1.3 金属配位化合物19-27
1.3.1 金属配位化合物的研究现状及其贡献19-22
1.3.2 金属配位化合物存在的相互作用22
1.3.3 金属配位化合物的合成方法22-24
1.3.4 金属配位化合物中常见配体的配位模式24-25
1.3.5 金属配位化合物中的磁性25-27 1.4 选题依据及所得成果27-30
1.4.1 选题依据及研究意义27-28
1.4.2 本文研究内容和取得的进展28-30第二章 吡嗪羧酸与叠氮为共配体的铜离子配合物30-40 2.1 配合物 2-A 合成与表征30-31
2.1.1 配合物 2-A 合成实验30-31
2.1.2 配合物 2-A 元素分析结果31 2.2 配合物 2-A 的晶体结构及磁性研究31-39
2.2.1 配合物 2-A 的 X-ray 单晶衍射结构测试31-32
2.2.2 配合物 2-A 的晶体结构32-36
2.2.3 配合物 2-A 的磁性研究36-39 2.3 本章小结39-40第三章 苯甲酸类为共配体的铜离子配合物40-50 3.1 配合物 3-A、3-B 的合成与表征40-41
3.1.1 配合物 3-A、3-B 的合成实验40-41
3.1.2 配合物 3-A、3-B 元素分析结果41 3.2 配合物 3-A、3-B 的晶体结构41-48
3.2.1 配合物 3-A、3-B 的 X-ray 单晶衍射结构测试41-43
3.2.2 配合物 3-A、3-B 晶体结构43-48 3.3 本章小结48-50第四章 1,10-邻菲罗啉与叠氮为共配体的钴离子配合物50-60 4.1 配合物 4-A 合成与表征51-52
4.1.1 配合物 4-A 的合成实验51-52
4.1.2 配合物 4-A 元素分析结果52 4.2 配合物 4-A 的晶体结构52-58
4.2.1 配合物 4-A 的 X-ray 单晶衍射结构测试52-53
4.2.2 晶体 4-A 结构的描述53-58 4.3 本章小结58-60第五章 全文结论和工作展望60-62 5.1 全文总结60-61 5.2 不足之处及展望61-62参考文献62-70发表论文和科研情况说明70-71致谢71-72
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作者：佚名
来源：免疫学信息网
关键词：NKG2D
西安交通大学医学院 免疫学教研室
在现代概念中，先天性免疫会被一些能决定免疫水平的受体调节，这些受体可通过对一些和感染及细胞损伤产生相关的分子的进行相互作用来调节应答水平。其中NKG2D可能是能够对细胞损伤作反应的最有效的免疫受体。它被定义为感染和细胞损伤中的转换因子。本综述概括了最近有关NKG2D、NKG2D配体、它们的信号特点及在疾病中的作用，等有关的研究，并对细胞损伤反应如何来调节免疫应答水平提供了一个认识框架。
人类NK细胞中NKG2D基因是首先被确认的在同类NKG基因中优先表达的基因，而NKG2A、NKG2C和NKG2E的互补DNA链中在NKG2基因中是被隔离的。它们的相应受体都是与C型凝集素有近似序列的Ⅱ型跨膜受体。NKG2D只是早期人们的命名，但后来的研究发现它相对于其它NKG分子NKG2D应是一种完全不同的受体，NKG2A、NKG2C和NKG2E蛋白在氨基酸序列上非常近似，它们和另一种蛋白（CD94）结合形成异二聚体，可识别非经典的MHCⅠ类分子如人类的HLA-E和鼠的Qal。NKG2D蛋白在氨基酸序列上与上述分子有明显区别，形成同源二聚体，可识别一些和MHCⅠ类分子有较远亲源性的细胞表面分子。但在NK基因复合体中NKG2D基因定位于紧邻于其它NKG2基因的位置。对NKG2D研究的升温部分是由于人们对于NK细胞识别靶细胞的刺激型受体鉴定的兴趣。NKG2D在跨膜结构域含有一段尚不清楚的氨基酸残基，它属于刺激型免疫受体。以后的有关研究大大的丰富了人们对于NKG2D在免疫中作用的认识。例如下面要谈到的几种不同的NKG2D的配体已经被确认，其中大部分会在受感染细胞、转化细胞或受损细胞的表面表达上调。这些发现揭示了NKG2D在与其配体的相互作用中，可使免疫细胞识别发生各种病理变化的自身细胞。NKG2D的表达模式及其转录最初是在NK细胞和某些T细胞中被发现，以后的研究发现NKG2D可在多种淋巴细胞和髓样细胞上表达。对于小鼠来说在几所有的NK细胞表面都可表达NKG2D，在自然状态下小鼠CD8+T细胞表面缺乏NKG2D，只有在抗病毒、抗胞内菌感染、或其它种抗原所引起的细胞免疫中，小鼠CD8+T细胞被相应的抗原特异性T细胞诱导后才表达NKG2D受体。体外培养的小鼠CD8+T细胞只要其TCR与相应配体结合，便可诱导其表达NKG2D。NKG2D可在抗原特异的记忆CD8+T细胞表面持续表达。与CD8+T细胞不同，在小鼠体内外周组织普通CD4+T细胞不表达NKG2D，即使将其在中进行活化也不会表达。大约有25%的小鼠γδT细胞即表达CD44也表达NKG2D，几乎所有的小鼠的表皮树突细胞都表达NKG2D，但小鼠肠上皮组织内的γδT细胞却不表达NKG2D，在部分的NK1.1+T细胞也表达NKG2D，经LPS、IFN-α与IFN-β或IFN-γ混和物诱导的小鼠腹腔液中的巨噬细胞也表达NKG2D。大多数的人类NK细胞也表达NKG2D。而且在IL-15的作用下会增强NKG2D的表达。对于某细胞品系人的和小鼠的NKG2D表达形式有所不同。虽然小鼠的静止T细胞不表达NKG2D，但几乎所有的人外同血CD8+T细胞被活化后可表达NKG2D，这里也包括缺乏协同刺激分子CD28的CD8+T细胞。而且，从理论上讲所有的外同血γδT细胞都应能表达NKG2D，这一点和小鼠的γδT细胞选择性表达NKG2D有很大的不同。尽管小鼠肠上皮组织中的γδT细胞缺乏NKG2D，人肠上皮组织中的γδT细胞也是低水平表达NKG2D，但可在IL-15的作用下增强其表达。另外与小鼠不同的是人巨噬细胞经LPS刺激后并不表达NKG2D，最后，虽然人CD4+T细胞同鼠的相似并不在正常状态下表达NKG2D，但研究发现关节炎病人的部分CD4+T细胞NKG2D表达会增强。
奇妙的各种NKG2D配体MICA和MICB是最早被发现的能和NKG2D结合的配体，研究发现一种可溶性MHCⅠ类分子相关蛋白A（MICA）即一种在人MHC基因中表达的非经典的Ⅰ类分子，它可和多种淋巴细胞亚群结合。使用单克隆抗体可阻断细胞间的信号传导，随后发现该抗体结合于NKG2D分子。进一步的研究发现MICB（一种和MICA有亲源性的蛋白）也可结合于NKG2D。目前尚未在小鼠MHC复合体中发现功能相似的MICA和MICB。最近发现小鼠的这两种结构相似的基因位于第７号染色上，而且和淋巴细胞受体复合体基因非常靠近。
Mouse Rael, H60 and Multi有两组研究使用小鼠可溶性NKG2D做为持续性刺激物来测定小鼠细胞表达的配体，发现了可在多种小鼠肿瘤细胞中表达的现在已被公认的配体，随后编码配体的cDNA也被克隆出来。另人惊奇的是两种即不相同又有关系密切，而且即不同于MICA又不同于MICB的蛋白质被鉴定为NKG2D配体。其中种蛋白是视黄酸早期转录因子1（retinoic acid early transcript1，Rae1），为膜脂蛋白，因其有迅速诱导F9癌胚细胞表达视黄酸的特点，所以人们在早期就把Rae1克隆出来了。Rae1β是几种氨基酸序列上具同源性蛋白质（&98%的氨基酸序列同源性）的亚家族成员之一，这种蛋白质家族也表现出等位基因的多样性。到目前为止Rae1基因（包括等位基因）被鉴定出的有Rae1α到Rae1ε几种，另一类NKG2D配体是组织相溶性抗原60（histocompatibility 60，H60），它属于Ⅰ型跨膜蛋白，因其具有主要组织相溶性抗原的功能，所以在早期它就被克隆出来。最近发现小鼠UL16结合蛋白转录因子1（Mouse UL16-binding protein-like transcript1，Mult1）, 属生长蛋白家族中的第三类，也可和NKG2D结合。对Real、H60、Multl三种配体结构进行比较发现它们史有20~28%的氨基酸序列同源性。
ULBP or human RAET1研究发现人体内三种可以和人类巨细胞病毒UL16结合的蛋白质，一种和Real、H60、Multl基因有同源性的基因家族表达该类蛋白。（最初对UL16的研究是因其为参与病毒逃避免疫应答的候选蛋白）因该类蛋白可和UL16结合所以称其为UL16结合蛋白家族（UL16-binding proteins，）在对该蛋白家族和小鼠蛋白进行相关性对比中，其它的研究者将ULBPs命名为RAET1蛋白家族，并鉴定出新的家族成员，使被发现的基因家族成员增加到至少六个功能性基因和两个假基因。大多数的RAET1蛋白家族和小鼠Rael蛋白家族一样通过脂键和质膜连接，并可和NKG2D分子结合。但是，有二个家族成员即RAET1E和RAET1G具有跨膜区域。人RAET1蛋白家族和小鼠的相似，家族成员间氨基酸排列的明显的不同，仅有35%的同源性。
配体基因和结构域小鼠的Real、H60、Multl相对于人的RAET1蛋白在序列上有明显的不同，但它们都有相似的独特结构域。包括两个外结构域，和MHCⅠ类分子的α1及α2结构域有较远的同源性。它们的基因集中分布在人或小鼠的基因组的复合区域，小鼠的为第10号染色体，人的为第6号染色体的长臂。由于这个家族基因在功能上的相关性可被认为是一种新的基因复合体。人MICA和MICB与上述蛋白家族不同，虽然它们也是NKG2D配体但是被MHC基因复合体编码，而且含有一个类似于MHCⅠ分子α3的结构域。虽然它们含类α3的结构域，但却不与β2微球蛋白结合。配体的结合和结构NKG2D与其各种配结合的亲和力大于大多数的免疫受体与相应配体结合的亲和力。其分离结合常数保待在1 x l0(-6)M ~ 4 x l0(-9)M。对MICA、Raelβ 和 ULBP3的三维结构分析发现它们在α1和α2类MHC结构域上相近。只是MHC相应的抗原结合槽被蛋白封闭以防止错误结合其它多肽或小分子。若将上述所有的配体与相应的人和小鼠的NKG2D受体相比较,研究发现NKG2D受体与相应的各种配体的一个α螺旋的表面相结合,这类似于TCR与MHC分子的结合。特别是针对不同配体的NKG2D受体中在结合起决定性的的氨基酸残基是相同的，而且相应的配体中参与结合的氨基酸残基也是保守的，特别是其中的被认为是可增强结合能的残基。尽管NKG2D不同配体的氨基酸序列有明显不同，但他们与NKG2D的结合却是相似的，而且受体也没有通过自身构象的改变去和容纳不同配体并与之结合。另一个在配体结构中有趣的现象是受体异二聚体中的不同残基决定了与配体中不对称的α1和α2结构的结合。
NKG2D配体的表达方式不同的NKG2D配体有着明显不同的表达方式，这提示他们在功能上并不是简单的重复。虽然目前对不同NKG2D配体的表达方式还有侍研究，但有一种观点认为NKG2D配体在成人细胞中，于正常情况下不表达，或低表达。但若在病理条件下，它们的表达会被上调。人类的MICA和MICB及小鼠的Ral1和H60为这种观点提供了有力的证据。在正常人体中MICA和MICB只在肠上皮细胞表达，这可能是肠道菌群刺激的结果。许多肿瘤细胞系和上皮组织中的早期癌细胞的MICA和MICB表达都会上调。目前认为上述细胞中MICA和MICB表达的上调是因为热体克蛋白转录元件的活化助长了相应的MICA和MICB的基因表达，这被认为是一种伴随转录。α-IFN也可上调树突细胞MICA和MICB的表达。而对于Rae1的表达和MICA和MICB的表达相类似，Rae1在成年鼠中正常细胞中并不表达。在小鼠发育过程中，编码Rae1的信使RNA特别是其中的Rae1β和Rae1γ亚型在整个早期的胚胎期得到广泛的表达。经过18天的妊娠，这些基因的转录水平被下调，而且在成鼠被检测组织中也是保持了这个低水平。和MICA和MICB相类似，Rae1在多种肿瘤细胞系其表达被上调。被致癌物质处理过的皮肤组织或其诱导产生的癌细胞中发现H60表达的上调和Rae1转录的上调。与Rae1及MICA或MICB不同，一些人的RAETI或ULBP分子及小鼠的Mult，其mRNA在多种正常细胞中表达在一个显著的水平，但对于其在细胞表面的表达则处于低水平或者是还未得到证实。例如C57BL/6胸腺细胞中有高水平的Mult mRNA 但它很难被NKG2D四聚体着色，然而在多种癌细胞系表面ULBPs和Mult1可表达在有功能的水平。这提示这引起分子的表达水平除受mRNA水平调节外还受其机制的调节。目前只发现H60是可在成熟正常细胞表面高表达的配体，特别是BALB/c小鼠胸腺细胞。这有可能是因为成熟的淋巴细胞难以到达胸腺组织，而这些淋巴细胞有着对H60产生反应的潜能。这种理论可用来解释这些小鼠并不产生由H60诱导的、NK细胞介导的或免疫耐受。并不同于MICA或MICB，热体克蛋白元件并没有参与调控Rae1，H60，Mult1或ULBPs的表达。在F9原癌细胞系中在维甲酸的诱导下可使Rae1的表达上调。但在其它细胞中维甲酸对于Rae1基因表达的调节作用并未得到证实。一般来说，细胞的自我增殖仅有配体的诱导是不够的，这是由于晚期的小鼠胚胎细胞低水平表达Rae1,而且培养的普通增殖细胞的配体表达水平通常不被上调到显著水平。因此目前还不清楚瘤细胞上调Rae1及H60表达的信号机制。受到病原微生物感染的细胞也可上调NKG2D配体的表达。在培养的纤维原细胞和内皮细胞中用人类巨病毒感染可诱导细胞表达MICA、MICB或ULBP，另外在病人的样本中也有同样现象。大肠杆菌粘附素AfaE和细胞的CD55结合可诱导细胞上调表达MICA。另外若细胞被分枝杆菌感染也有同样结果。鼠纤维原细胞被鼠巨细胞病毒感染也可上调Rae1的表达，但H60表达并不上调。有关NKG2D与配体在抗巨细胞病毒感染中的作用将在后文论述。肿瘤细胞和感染细胞中NKG2D配体表达上调提示这个系统参与对损伤信号的反应，或只与损伤细胞产生的信号相作用，但并不与正常细胞中信号作用。很明显，在这个系统中细胞必须识别自身正在经受病理改变，并且通过表达分子来刺激免疫系统。由上述的特点，再加上NKG2D配体属自身分子，可看出该系统的机制和需给予呈递的特异受体有本质的不同，后者识别的是外来分子的结构。
NKG2D对免疫细胞的刺激NKG2D从功能上看在不同的细胞中属刺激型受体。到目前还未发现不同的NKG2D配体可使效应细胞产生性质不同的生物效应。可根据不同配体与NKG2D结合的亲和力不同所引起的其效应程度不同，来推断不同的配体。目前关于上述区分的适当方法还未被证实。NKG2D对于各种表达NKG2D的细胞的刺激效应在下面论述。自然杀伤细胞被转染以NKG2D配体的肿瘤细胞系会明显增强其对NK细胞的敏感性而使其活性减弱。通常，自然表达NKG2D配体的肿瘤细胞系的衰弱过程会受到NKG2D特异性抗体的部分抑制。这提示NKG2D在NK细胞识别靶细胞过程中是重要的受体，但并非唯一受体。实际上某些低表达NKG2D配体的靶细胞仍然对NK细胞敏感。这证明有另外的刺激受体参与NK细胞对肿瘤细胞的识别。由IL-2或polyI:C诱导产生的NKG2D与抗体相交联，可活化小鼠NK细胞去启动Ca离子的动员及IFN-γ的产生。对于人NK细胞，NKG2D与多价可溶性配体（ULBPs）交联，可刺激NK细胞产生几种细胞因子，包括IFN-γ、TNF、淋巴毒素和GM-CSF，还有一些趋化因子如：CCL4（巨噬细胞活化蛋白1β，MIP1β）和CCL1。一定浓度的IL-12可与ULBPs协同启动人NK细胞细胞因子的产生。NKG2D特异性抗体多聚体和ULBPs不同，并不能刺激人NK细胞产生IFN-γ。这是因为不同的交联反应分子与NKG2D的亲和力不同，参与反应的其它受体,细胞的活化状态及交联的不同性质等导致不同结果。 虽然与NKG2D板式结合的特异性抗体不能刺激NK细胞产生IFN-γ但可使细胞释放颗粒酶来参与细胞毒作用。有趣的是某些即正常表达MHCⅠ分子又表达NKG2D配体的靶细胞，在NK细胞的作用下会使其活性明显衰弱。虽然早期认为由NKG2D引起民的细胞刺激信号不能控制由MHCⅠ分子介导的抑制信号，但由此看来有时NKG2D信号也足可以压制由MHCⅠ分子特异体引起的抑制信号。巨噬细胞 巨噬细胞的NKG2D作用效果研究最早开始于腔腹液巨噬细胞，该细胞是被LPS和IFN-α/β预处理的以提高其NKG2D受体的表达水平。将转染NKG2D配体的细胞与巨噬细胞混合培养，可使巨噬细胞分泌NO和TNF。T细胞有关MIVA/MICB分子活化CD8+T细胞的研究开始于人个体免疫中的人巨细胞病毒特异性的T细胞。用含HCMV特异性T细胞表位所识别的相应抗原基因来转染表达MICA/MICB的靶细胞，可使靶细胞比其亲代细胞更能有效活T细胞，并增强T细胞产生INF-γ、TNF、IL-2和IL-4。在小鼠内，表达Rae1和H60的靶细胞可增强靶细胞的溶解也可增强对肿瘤抗原特异性的细胞毒性T细胞产生INF-γ。显然，这说明低表达CD28协同刺激分子的CD8+T细胞表达NKG2D。CD8+CD28-亚群是记忆性T细胞家族，该家族包括正常成人的CD8+T细胞中的一大部分，特别是在老年人中。而且以前认为该类细胞是不对抗原作反应的。该类细胞中的HCMV特异性T细胞只在表达MICA的抗原呈递细胞作用下才产生IL-2。NKG2D在活化γδT细胞中也有一定作用。可以从表达MICA或MICB细胞的肠上皮癌组织中分离到被活化T细胞，该细胞可产生表达Vδ1的γδT细胞克隆。该类T细胞产生的基础是受到表达MIC靶细胞的作用。仅有这一类γδT细胞克隆，MIC分子即可与其NKG2D结合又可与γδTCR结合，并且是活化细胞的有效刺激物，而其它γδT细胞克隆则不可能。在一定的肿瘤组织中表达Vδ1的细胞是相同的，但正常人体内表达Vδ1细胞在T细胞中所占比例还不能直接确定。有趣的是在感染HCMV的进行移植的病例中，表达Vδ1T细胞通常会克隆扩增。现已知HCMV可以提高感染细胞的MIC表达。有相当数量的Vγ9+或Vδ2+外周血γδT细胞表达NKG2D。可能是因为该类TCR对应配体为小有机磷分子而非MIC，因此MIC对于这一类细胞的刺激是不足够的，但起码可增强活化可作为一种协同刺激分子起作用。在小鼠体内，通过封闭NKG2D可使γδ+的DETC T细胞系对敏感肿瘤细胞的杀伤作用受到抑制。NKG2D可能也有活化其它γδT细胞亚群的作用。
NKG2D的信号活化途径免疫系统中许多重要的识别受体为多链结构，即包含识别配体的亚单位，该亚单位可通过非共价键与相应信号传导亚单位结合。该识别亚单位在跨膜区通常有一带正电残基，可在跨膜区与相应信号传导亚单位上带负电的残基相作用。大部分的信号传导单位包括CD3分子，或一个12Kda的DNAX活化蛋白，还有免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM）。受体的作用机制包括诱导ITAMs中的酪氨酸激酶SYK的招募及活化，或者ξ链相关的酪氨酸激酶ZAP70，还有随后的各种磷酸后效应，最终启动了细胞的活化。存在于细胞质中的带正电的氨基酸残基是最早参与NKG2D受体的刺激传导作用 。有趣的是该受体与一种新的信号转化分子相藕联，就是DAP10，DAP10特殊之处在于它在细胞质中缺乏ITAM基序，而代之以不同的酪氨酸活化单位，这和一些协同刺激分子如CD28及一些诱导性协同刺激分子（ICOS）和CD19等相类似。后面的受体会放大由最初的识别受体提供的信号。NKG2D在NK细胞中的作用是使DAP10的酪氨酸磷酸化。招募并活化磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）的p85的亚单位。抗氧化激酶AKT，这些反应在CD28和ICOS的级联反应中也有。这些发现提示NKG2D更应是作为一种协同刺激分子受体起作用，而不是作为主要的免疫受体。有人将转染NKG2D配体的靶细胞或用交联抗体去刺激CD8+T细胞，通过此项研究支持了上述结论NKG2D是作为协同刺激分子受体来放大由TCR所介导的活化信号。在对T细胞产生的不同效应进行对比后发现，小鼠的NK细胞的NKG2D经交联作用，或巨噬细胞经抗体处理，或人NK细胞用聚合配体处理，它们的NKG2D产生的活化信号足以激活NK细胞释放细胞因子，巨噬细胞可产生TNF或NO。由此看来在这些细胞中NKG2D又作为了主要识别受体。NKG2D在不同细胞中的不同作用，一部分是因为NKG2D的两种蛋白，它们由不同的mMRA剪接产物编码。另一个原因是细胞表达的不同传导蛋白。NKG2D的长编码链（NKG2DL）的产物可结合DAP10而不是DAP12。与之不同的是，NKG2D（NKG2DS）短编码链的产物在胞浆区比长链产物少了13个氨基酸，该产物可结合DAP10和 DAP12。如上所述，DAP12与DAP10不同，它在胞浆区有ITAM。在NK细胞、CD8+T细胞和巨噬细胞中有两种NKG2D的编码链，但与NK细胞和巨噬细胞不同的是T细胞不表达DAP12。通过免疫沉淀实验证实，在CD8+T细胞中有NKG2D-DAP10复合体，而在NK细胞与巨噬细胞中即有NKG2D-DAP10复合体又有NKG2D-DAP12复合体。另外，缺乏DAP12信号的变异小鼠存在NKG2D诱导细胞因子产生的功能缺陷，变异的NK细胞对表达NKG2D配体靶细胞的杀伤能力会降低，只是其中的一些靶细胞对衰亡的敏感性比其它细胞要高。反过来，本来CD8+T细胞在发生自身NKG2D受体交联时，不产生细胞因子，但经转基因使其表达DAP12后便可产生细胞因子。有关在NKG2D启动小鼠NK细胞活化的过程中，还有除了DAP10外的其它信号转导的分子，一个有力的证据是DAP10缺陷的小鼠其NK细胞部分失去了对表达NKG2D配体靶细胞的作用。 该发现提示，由于与NKG2D相接的信号转导分子的类型不同，决定了受体在特定细胞中的相应的功能。在NK细胞及巨噬细胞中, NKG2D受体可提供充分的活化信号，但在T细胞中NKG2D受体则可加强TCR所产生的抗原特异性反应。在细胞参与的基础上一个受体亚单位可提供不同的信号，其机制若对于其受体也是成产的，那么这体现了天然的刺激型多亚单位受体的一般性进化。在事先被双链RNA活化的小鼠NK细胞中或在含IL-2的培养液培养NK细胞若干天，可在细胞中发现NKG2D与DAP12的结合。有趣的是，普通小鼠未活化的NK细胞缺乏NKG2DS亚型，由此可推测细胞也缺乏NKG2D-DAP12复合体。这个发现可以部分解释未活化小鼠NK细胞对靶细胞的杀伤效应弱，而被polyI:C或病毒活化后，或增强其细胞毒作用，另外杀肿瘤的作用也大大增强。研究发现一些先天性的刺激因素如dsRNA、细胞因子（如IL-2）等可诱导产生NKG2D与 DAP12的结合形式，这提示在感染过程中信号可诱导NK细胞变为高反应状态。Ⅰ型干挠素是dsRNA诱导产生的主要细胞因子，它也可由动物肿瘤细胞产生，早期的证据表明这类干挠素是对机体有保护作用的。因此动物肿瘤细胞产生的Ⅰ型干挠素可通过使NKG2D转变为活性产物，从而增强NK细胞的抗瘤作用。NKG2D转变为活性产物也可由其它NK细胞受体信号活化引起。最近的研究进一步证实了NKG2D介导的NK细胞因子的产生依赖于DAP12及与之相关的SYK或ZAP70等细胞因子的产生。这些研究给NKG2D的功能提供了一个全面的更加复杂的框架图，而且研究提示细胞因子的产生机制有DAP12依赖途径和DAP12非依赖途径。例如：用新分离的藏NK细胞去杀伤经Rae1或H60的RNA转染的细胞，该作用依赖于与Tap相关的SYK激酶家族，但如用经IL-2培养数天的NK细胞其杀伤作用则很少依赖于这些酶。另外，缺乏与DAP-12相关的NKG2D活化产物的人NK细胞系，可介导一种替代途径从而对包被抗NKG2D特异抗体靶细胞产生杀伤作用。这并不排除其它与NKG2D相关的信号分子（除DAP10或DAP12）在启动杀伤中的必要作用。但是在对人的研究中发现杀伤途径的转变是由一种特异性抗体介导，该抗体针对的是一种转染的嵌合分子由CD4分子的胞外区构成并在直接与DAP10的胞内区相连。在这个系统中DAP10并不活化SYK，ZAP70或者T细胞活化中的活化链分子，但和一些重要的信号分子关联如：含SH2结构域的76KDa的白细胞蛋白（SLP76），VAV1，RHO-RAC家族GTP酶，PLC-γ2。尽管溶细胞作用是在这引起条件下被活化的，但INF-γ的产生并非如此，对于小鼠的不断研究发现INF-γ的产生是DAP12依赖性的。因此对依赖于NKG2D的NK细胞细胞因子的产生，是需要由DAP12或通过SYK或ZAP70激酶转导的信号来启动。这也是细胞的一项重要功能，但它些信号分子并非总是需要的。在这个基础上并不能认为NKG2D-DAP10信号对于启动细胞杀伤作用是充足的，因为靶细胞通过其表面存在的针对多种受体的不同配体，其中的一引起会增强DAP10信号。从这一点来看，小鼠NK细胞杀伤多种不同靶细胞的过程中都需要DAP12，这是很有趣的。例如：配体转导的B16细胞的衰落亡作用比配体转导的RMA细胞更依赖于TAP12，而且配体转导的RMA细胞经新分离的NK细胞作用时比：配体转导的Baf3细胞更依赖于SYK家族激酶。因此依水平依赖于DAP12的靶细胞可表达其它NK细胞受体的配体来增强DAP10的作用以杀伤靶细胞。目前已经发现了小鼠NK细胞的 NKG2D和DAP12的关联作用，但这在人NK细胞中还未发现，甚至一个与TAP12相连的NKG2D短链产物也没检测出。尽管对于NK细胞可溶性ULBP交联，可使之产生细胞因子还需一个解释，NK细胞可上表达一种NKG2D的短链产物还是有可能的，但这还有待发现。
NKG2D配体在肿瘤细胞免疫逃逸中的作用在一些转染试验和抗体封闭试验中发现，肿瘤中的NKG2D配体的自然表达或诱导表达都可增强其对NK细胞的敏感性。CD8+T细胞和γδT细胞可对表达NKG2D配体的肿瘤细胞的攻击能可会增强，但要求T细胞抗原受体识别肿瘤抗原。CD8+T细胞所识别的抗原可能是由MHCⅠ提呈的肿瘤的抗原。一些γδT细胞也对肿瘤抗原有特异性，但至少有一种如上所述的γδT细胞它的抗原受体是自身MICA特异性的。肿瘤细胞表达的NKG2D配体也可被免疫杀伤，如缺乏NKG2D配体的B16-BL6黑色素瘤细胞系，是最具有肿瘤增生性和最小免疫原性的细胞系常用作抗肿瘤免疫中的皮下肿瘤转移研究。相对高剂量的转染Rae1或H60的B16-BL6黑色素瘤细胞被同源系B6小鼠有效的和永久性的排斥。RMA细胞系也具高增生性也有上述肿瘤细胞相似的特点。还有EL4细胞系也是如此。免疫消耗试验发现排斥反应依赖于NK细胞和CD8+T细胞，而这些免疫细胞又依赖于亲近肿瘤细胞系和转染肿瘤细胞的的剂量。这些研究和上面的研究在NKG2D配体的表达抑制肿瘤产生方面给后人留下了一个小的疑问。有关NKG2D配体的表达抑制肿瘤产生的证据必须与在许多主要的肿瘤或肿瘤细胞系表达NKG2D配体相一致。肿瘤细胞有可能经常表达的NKG2D配体水平不足以刺激肿瘤排斥，因为在早期的肿瘤发育过程中表达的NKG2D配体没有充分上调，也因为表达低水平的肿瘤细胞会被免疫系统选择而使之进化。直接的实验发现在只中间水平表达Rae1肿瘤细胞会产生较弱的排斥反应，这种表达水平和许多肿瘤细胞系的表达水平是相似的。表达NKG2D配体的肿瘤细胞可通过某种进化机制来逃避由NKG2D介导的免疫，如已发现人表达MICA的肿瘤细胞可产生可溶性MICA，在血清中可达到高浓度，它可使T细胞中的NKG2D失去敏感性（可能还有其它免疫细胞）。但是逃避NKG2D免疫肿瘤细胞的存在并不说明其它肿瘤细胞没有可能被NKG2D介导的免疫清除，因为该逃逸机制并非普遍有效。值得注意的是可对转染NKG2D配体的肿瘤细胞产生排斥的小鼠，仍然要受到低表达NKG2D配体的肿瘤亲代细胞的挑战。有关NKG2D配体转染的肿瘤细胞可诱导针对三种亲代肿瘤细胞系的免疫的研究已经开始。包括低免疫原性和高侵袭性的B16-BL6黑色素瘤细胞系和高肿瘤增生性的RMA淋巴瘤细胞系。有两项独立的研究证实NKG2D配体转染的RMA淋巴瘤细胞可诱导长期的免疫力，但在其它研究中却没有发现。这种差异的基础（有可能包括不同的细胞可不同的配体）还没有被确认。缺乏CD8+T细胞的小鼠不能对NKG2D配体转染的肿瘤细胞产生长期的免疫力。被特异的肿瘤细胞系诱导的免疫只是针对该细胞系的，这一点是和T细胞的功能相一致的。经射线照射的NKG2D配体转染的肿瘤细胞，仍残留有免疫原性并可活化肿瘤抗原特异性CD8+ T细胞。这种肿瘤抗原存在于经射线照射而失去免疫原性的肿瘤细胞的亲代细胞系。目前还没有确认刺激免疫反应的肿瘤抗原。因NKG2D配体转染细胞有诱导抗肿瘤免疫的能力，因此可将NKG2D配体作为肿瘤疫苗的辅助因子NKG2D配体转染的肿瘤细胞是如何增强肿瘤特异的CD8+T细胞的活化，这还有待研究。在在事先去除NK细胞的情况下疫苗仍可启动T细胞活化，这提示由NK细胞产生的细胞因子及肿瘤细胞的碎片产物，只是NK细胞介导的肿瘤细胞杀伤效应中所产生的产物，这些产物并非CD8+T细胞的活化过程所必须，虽然它们可增强这个过程。另一种可能性是肿瘤细胞表达的NKG2D配体直接作为协同刺激分子活化肿瘤特异的CD8+T细胞。另一种可能的是有NKG2D配体的肿瘤细胞可增强表达NKG2D的抗原提呈细胞的活化，这可增强肿瘤抗原的处理和提呈。
NKG2D配体在病毒感染中的作用如上所述感染巨细胞病毒可上调NKG2D配体的转录，在人类中包括MICA或中MICB和ULBPs，在小鼠中有Rae1。与之相对立的是人或鼠巨细胞病毒可表达干扰NKG2D配体在细胞水平表达。人巨细胞病毒产生的UL16蛋白和至少两种ULBPs及MICB结合。在感染细胞中UL16存在于MICB，ULBP1和ULBP2的结构区内。在小鼠内，由鼠巨细胞病毒m152基因编码的gp40蛋白，可抑制MHCⅠ类分子的表达，也可抑制感染细胞中rae1及其它配体的表达。m152基因变异的巨细胞病毒的毒力在病毒感染早期会降低，经NKG2D抗体处理可毒力恢复。这提示gp40通过封闭Rae1的表达来增强病毒的毒力。这些病毒逃逸免疫的机制明显在于降低NKG2D配体的表达，但并非都有效，例如：感染野生型病毒的细胞可部分通过NKG2D依赖途径来刺激CD8+T细胞和NK细胞。因此封闭NKG2D可降NK细胞对于病毒的监视。但在野生型MCMV感染的早期封闭NKG2D并不导致更多病毒的进入。由此看来MCMV有效的对抗了NKG2D系统的防卫作用。至少在一些使用的条件下及在实验中小鼠和病毒的相应变化是这样。
总结NKG2D配体系统系统似乎已经成为一种多功能的防卫系统，来警示免疫系统对感染和肿瘤作出反应。刺激通过受体可增强由NK细胞和髓源细胞（NK1.1+T细胞）介导的天然免疫功能，和增强由介导CD8+T细胞和γδT细胞介导的适应性免疫功能。不同配体的不同表达形式针对于相应的由细胞损产生的信号。将来对配体规律的研究可能会说明，细胞用来区别不同损伤的信号途径。该系统在启动免疫应答中的功能的研究，也可能会放到它是如何引起免疫系统功能改变从而导致疾病或是其的免疫病理作用。总之，NKG2D通过一种互动的方式与天然识别系统相互作用。不同的天然识别系统之间如何进行信息交流不产生本质上不同免疫应答，对于这方面的研究将是很有趣的。
图1 NKG2D基因和NKG2D受体
a：NKG2D在Nk细胞中的编码基因复合体。NKG2D相邻基因，不同其名称，它们在序列、特异性、和功能上都不同，b:NKG2D受难本是一种Ⅱ型跨膜同源二聚体，在跨膜区有带正电的残基，它可和分子量为10KDa的DNAⅩ活化蛋白及DAP10、DAP12信号分子结合，并可给淋巴细胞提供活化信号。
图2 不同的NKG2D天然配体
一个分支图描会出NKG2D的不同配体之间的相互关系及它们和MHCⅠ类分子的关系。图中两种蛋白直线间的距离反应出它们在结构序列上的亲源程度。图中提示波管Rae1和H60在氨基酸序列上有20-28%的同源。NKG2D配体表示为蓝色（小鼠），红色（人类）方框中为最大的配体家族包括Rae1、H60、Mult、ULBP和RAET1等蛋白，以和MICA、MICB相区别。
图3 各种NKG2D配体的结构域及其关系
MICA、MICB不同于其它配体，包括一个α3样结构域。尽管有α3样结构域它们不结合β2微球蛋白。一些配体如Rae1、ULBP通过GPI锚于细胞膜上（红色表示）MICA、MICB、Mult1、部分ULBP属Ⅰ型跨膜蛋白。它们与NKG2D与亲和力列于各自图上。
图4 Toll样受体和NKG2D在免疫识别功能上的比较
二种受体都活化先天性免疫并增强适应性免疫反应。Toll样受体识别与病原相关的分子类型（PAMPs），如：细菌细胞壁结构或病毒RNA中介体，NKG2D识别可被转化，感染或细胞损伤上调的自身配体。这两种天然受体识别系统的区别可能是无法严格区分的。但TLR的信号参与上调NKG2D配体的表达，或者两种受体系统信号具协同性。而且TLRs对自身分子的特异性最近也有报道。
图5 小鼠NK细胞中和NKG2D接头的信号分子。
未活化NK细胞主要表达长链NKG2D异二聚体，可和DAP10（非DAP12）结合，人们推测它可能会活化PI3激酶途径。NK细胞被PolyI:C活化或加入IL-2进行可止调其短链NKG2D的表达，该受体可与DAP12或DAP10结合，与DAP12的结合形式可活化SYK激酶或PTKs，而与DAP10结合形式可活化PI3激酶。它们与NKG2D的结合提供充足的信号使细胞产生INF-γ和细胞因子。在IL-2的长期培养下使NK细胞下调两种NKG2D受体的表达特别是短链NKG2D，这提示这些细胞中的NKG2D主要通过DAP10传导信号。杀伤效应的产生和细胞因子的释放在于与DAP10和DAP12相结合的NKG2D形式同时被活化。在某些情况下NKG2D与DAP10相结合的形式可能足以活化细胞的杀伤效应（但非细胞因子释放）尽其它信号可能也是必须的。人类NK细胞中NKG2D的长链类型和DAP10结合，但短链类型还没发现。
(责任编辑：admin)
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