la presentazione dell’antigene ai linfociti t e le
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La presentazione dell’antigene ai
linfociti T e le molecole del
maggior complesso di
istocompatibilita’
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•Analisi della biologia cellulare e significato dei differenti
pathways di presentazione dell’antigene
•Pathway di processazione endogena e presentazione a da
parte delle molecole MHC di classe I a linfociti T CD8+
•Pathway di processazione esogena e presentazione a da
parte delle molecole MHC di classe II a linfociti T CD4+
•Meccanismi di attivazione dei linfociti T
•Attivazione vs anergia
•Risposte effettrici dei linfociti T
•Classificazione funzionale dei linfociti T
•Analisi della risposta T cellulare in vitro ed ex vivo
Obiettivi
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1. Biologia cellulare e
significato dei differenti
pathways di presentazione
dell’antigene ai linfociti T
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La processazione dell’antigene e
la presentazione ai linfociti T (1)
La processazione e la presentazione dell’antigene
ai linfociti T è un insieme dei processi intimamente
interconnessi che avvengono nella cellula, che
hanno come risultato la frammentazione delle
proteine antigeniche, l’associazione dei frammenti
proteici (peptidi) alle molecole MHC, il trasporto
del complesso peptide/MHC sulla superficie
cellulare dove può essere riconosciuto dal
recettore dei linfociti T.
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• Frammentazione delle proteine in peptidi
• Associazione delle proteine alle molecole MHC di neosintesi e/o ricircolo dalla membrana citoplasmatica
• Trasporto del complesso peptide/MHC sulla membrana citoplasmatica
La processazione dell’antigene e
la presentazione ai linfociti T (2)
La necessità da parte del sistema immunitario di
eliminare/neutralizzare diversi tipi di antigeni e di
monitorare il “self” ha portato allo sviluppo di due
diverse vie di processazione e presentazione antigenica
in grado di stimolare la popolazione di linfociti T più
opportuna alla eliminazione dell’antigene stesso
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TCR
MHC-II
Patogeni e particelle
extracellulari etc
Complesso
MHC/peptide/TCR
APC
CD4+
T-Cell CD8+
T-Cell
Ribosomi
Proteasoma
MHC-I
Le vie di processazione dell’antigene e
la presentazione ai linfociti T
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•I virus replicano all’interno di cellule nucleate e nel citosol
delle cellule sono presenti I suoi antigeni (antigeni endogeni)
•Cellule trasformate producono set diversi di proteine (inclusi
“neoantigeni”). Queste proteine sono presenti nel citoplasma
della cellula (antigeni endogeni)
•Questi antigeni sono degradati nel citoplasma da complessi
macromolecolari (proteasomi) e vengono associati a
molecole MHC di classe I di neosintesi nel reticolo
endoplasmatico e portate sulla superficie cellulare.
•I linfociti T CD8+ citotossici riconoscono il complesso MHC-
I/peptide ed uccidono queste cellule infette/trasformate,
controllando la diffusione del virus e delle cellule trasformate
Considerazioni sulla presentazione
dell’antigene ai linfociti T (1)
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•I batteri replicano principalmente nell’ambiente
extracellulare. Le cellule del sistema immunitario captano i
batteri e li degradano nel compartimento lisosomale.
• le cellule rendono disponibili in questo compartimento
frammenti peptidici degli antigeni (esogeni) che associati a
molecole MHC di classe II vengono esportati alla superficie
cellulare.
•I linfociti T helper (Th2) riconoscono il complesso MHC-
II/peptide ed rilasciano citochine in grado di attivare i linfociti
B a produrre anticorpi contro i batteri, limitando così la
crescita di questi organismi.
Considerazioni sulla presentazione
dell’antigene ai linfociti T (2)
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•Alcuni batteri sono patogeni intracellulari replicandosi nelle
vescicole endosomali/lisosomali (principalmente dei
macrofagi).
•I loro prodotti possono essere degradati ed associati a
molecole MHC-II sulla superficie cellulare.
•I linfociti T helper (Th1) riconoscono il complesso MHC-
II/peptide ed rilasciano citochine proinfiammatorie in grado di
attivare i macrofagi, determinando l’uccisione dei batteri
intracellulari.
Considerazioni sulla presentazione
dell’antigene ai linfociti T (3)
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Localizzazione dell’antigene
e presentazione
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Considerazioni sulla presentazione
dell’antigene ai linfociti T (4)
•Le molecole MHC non sono esportate sulla superficie
cellulare se non sono complessate con un peptide
•Sia peptidi derivanti da proteine self che non-self sono
associati alle molecole MHC ed esportate sulla superficie
cellulare
•La natura chimica della tasca di legame delle molecole
MHC determina quali peptidi vengono legati
•Il set di molecole MHC del singolo individuo determina
l’insieme di antigeni che questo può riconoscere/non
riconoscere
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2. Pathways di processazione
antigenica endogena ed
esogena
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Eventi nella via di presentazione
dell’antigene ai linfociti T CD8
Proteine ubiquitinate del citosol sono degradate dai
proteosomi (un complesso di proteine ad attività proteolitica)
e da altre proteasi.
I frammenti (peptidi di 12-14 aa) sono attivamente pompati
nel reticolo endoplasmatico dai trasportatori di membrana
TAP-1 e -2.
I peptidi vengono ulteriormente tagliati da proteasi all’interno
del reticolo endoplasmatico (ERAP-1 e –2) a frammenti di 8-
10 aa che vengono associati alla molecole MHC di classe I
di neo sintesi.
I complessi MHC classe I (catena pesante), beta2
microglobulina e peptide formano un complesso stabile che
è trasportato sulla superficie cellulare
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Pathway di processazione endogeno
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Eventi nella via di presentazione
dell’antigene ai linfociti T CD4 (1)
•Le molecole MHC di classe II sono espresse solo da uno
specifico gruppo di cellule (le cellule presentati l’antigene –
APC-). Le principali APC sono macrofagi, cellule dendritiche
ed i linfociti B.
•Proteine esogene od antigeni complessi (virus, batteri, ect)
sono fagocitati/endocitati e degradati nel compartimento
lisosomale endosomale dalle proteasi acide presenti nei
lisosomi.
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Eventi nella via di presentazione
dell’antigene ai linfociti T CD4 (2)
•Le proteine MHC di classe II di neosintesi nel reticolo
endoplasmatico, sono associate alla catena invariante (Ii)
che ne previene il legame con peptidi endogeni e trasportate
nel Golgi e nei “late endosome” si fondono con le vescicole
del comporatimento endosomale/lisosomale dove è
avvenuta le dagradazione dell’antigene a peptidi in uno
specifico compartimento denominato MIIC).
•Qui avviene lo scambio tra Ii, o ciò che ne rimane associato
alla molecola MHC-II (CLIP), ed il peptide antigenico nella
tasca di legame, mediato da –DM e –DO.
•Quindi I complessi vengono trasportati sulla superficie
cellulare e presentati ai linfociti T CD4+.
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Pathway di processazione esogeno
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3. Associazione dei peptidi
antigenici alle molecole MHC
e
Sistema HLA dell’uomo
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TCR
HLA-class II
Pathogens
Exogenous particles
etc
HLA/peptide/TCR
complex
APC
CD4+
T-Cell CD8+
T-Cell
Ribosomes
Proteasome
HLA-class I
Interazione APC/T-cell
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Caratteristiche del T-cell receptor
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MHC/peptide complex
cell membrane
MHC molecule
peptide
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The Major Histocompatibility Complex
(Human Leukocyte Antigen, in Human)
Come I linfociti T vedono “l’Universo”
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HLA (prodotti genici)
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Class I MHC heavy (a) chain
genes: HLA-A, HLA-B & HLA-C
HLA Class I MHC region
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HLA
CLASS I
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HLA Class II MHC region
EACH LOCUS ENCODES EITHER AN ALPHA
CHAIN GENE OR A BETA CHAIN GENE
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HLA
CLASS II
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Distribuzione differenziale delle molecole MHC
Tissue MHC class I MHC class II
T cells +++ +/-
B cells +++ +++
Macrophages +++ ++
Other APC +++ +++
Epithelial
cells of thymus + +++
Neutrophils +++ -
Hepatocytes + -
Kidney + -
Brain + -
Erythrocytes - -
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Class I MHC
32
Class I MHC
33
Class I MHC
34
Interaction between HLA class I and peptide
35
Class II MHC
36
Class II MHC
37
Class II MHC
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HLA classe II
P1 P9
P6 P4
Interaction between HLA class II and peptide
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A. HLA-DP2(E69)
B. HLA-DP2K69
HLA polymorphisms (1)
+0.7
-0.7
+0.7
-0.7
Berretta et al 2003.
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Position P4 of HLA-DP2 preferentially bind polar, aromatic or positive charged residues.
0.01 0.1 1 10 100
IC50 M
C
EFGH
K
MN
QR
WY
HLA-DP2 P4 affinities
(WT) A
D
I
L
P
STV
0.01 0.1 1 10 100
IC50 M
A (WT)
DEF
HIKLMNPQR
WY
HLA-DP2k69 P4 affinities
C
G
STV
Posizione P4 of HLA-DP2k69 bind preferentially only aromatic residues.
HLA polymorphisms (2)
Berretta et al 2003.
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Non-self
Singoli peptidi derivati dal patogeno
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4. Attivazione dei linfociti T
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Figure 8-9
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HLA-class II
HLA-class I
Interazione tra HLA/peptide/TCR
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Immunological synapses
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Figure 8-12 Co-signals control T-cell activation and proliferation
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Two signals are necessarily to active naive T-cells
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Figure 8-13 In absence of co-signals T-cells
anergize
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Figure 8-18
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After capturing the antigen, DCs migrate from the tissue to the
proximal LN. The antigen capture
determines the full maturation of the DCs capable ot activating
naïve T-cells
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5. Eventi molecolari alla base
della attivazione dei linfociti T
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A. Assemblaggio
del complesso di
trasduzione del
segnale
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B. Mediatori della
trasduzione
del segnale
dei linfoinciti
T e d
attivazione
dei fattori
nucleari
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