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B Cell Receptor: Attivazione del linfocita B maturo Mauro Sbroggiò

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B Cell Receptor:Attivazione del

linfocita B maturo

Mauro Sbroggiò

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T1

MZPB Immaturo

FOGC

Mem

PCMILZA

MZ

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Stadio maturativo della cellula

Microambiente in cui si trova le cellula durante la stimolazione

Tipo di recettore espresso dal linfocita

Antigene riconosciuto dal recettore

Attivazione del BCR

Proliferazione/ maturazione

Apoptosi

Anergia

Editing recettore

Proliferazione/ sopravvivenza

apoptosi

anergia

B immaturo B maturo

L’effetto dell’attivazione dipende da:

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Igα/β Igα/βSyk

CD45

Lyn

Csk

Lyn

CD45: mantiene Lyn de-repressa

Csk: Fosforilazione inibitoria delle PTKs

Entrambe localizzate in prossimità dei BCR inattivi

CD19

CD21

CD81

Linfocita B maturo - Assenza di Ag

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CD22

Lyn

FcγRIIB

Lyn

CD45Csk

Syk

CD19

LynPI3K

Vav

CD21

CD81

SHP1

Aggregazione dei BCR

Attivazione di Lyn/Syk

Fosforilazione dei domini ITAM di Igα/β

Localizzazione dei BCR nei lipid rafts (corecettori e molecole accessorie)

CD19: attiva Lyn, recluta PI3K e VAV

CD21: recettore per la componente C3d del complemento

CD81: tetraspannin

CD22 e FcγRIIB: regolazione negativa del segnale

Ag

Interazione con Ag - Inizio segnalazione

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BCAP

PI3K

PI(4,5)P

2

PIP3

CD19

LynPI3K

Gab

Cbl Vav

LynSyk

PI3K

Ag

Attivazione di PI3K e produzione di PIP3

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BLN

K

PI(4,5)P

2

PIP3

PLCγ2

Btk

PI(4,5)P2

IP3DAG

[Ca++]i

BLN

K

Vav

Grb2

Rac SOS

Nck

Rho

Ras

Grb2

SOS

Shc Akt

Lyn Syk

PI3K

Ag

SOS

Citoschel.

Propagazione del segnale

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BLN

K

PI(4,5)P

2

PIP3

PLCγ2

Btk

PI(4,5)P2

IP3DAG

[Ca++]i

CaMPKC

BLN

K

Vav

Grb2

Rac SOS

Nck

Rho

RasMEKKs

MKKs

JNKp38Mek

Raf

Erk

CaMK NFATCarma1

IKK

NFkB

Grb2

SOS

Shc

PKC

Akt

Bad Bcl-xL

Proliferazione – Class Switch – Somatic Hypermutation

Lyn Syk

PI3K

Ag

SOS

Citoschel.

Integrazione del segnale

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Linfocita B attivato

B memoria(difesa a lungo termine)

Plasmacellula(produzione Ab)

Per ogni BCR finora selezionato, verrà prodotto una popolazione clonale di cellule con

un recettore diverso da quello della cellula da cui originano

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Riarrangiamento VDJ delle catene pesanti

Riarrangiamento VJ delle catene leggere

Accoppiamento casuale di catene leggere e pesanti.

Costituito da IgM a bassa affinità per l’Ag.

Produzione di anticorpi ad alta affinità.

Cambio di classe (switch isotipico).

Ig Somatic Hypermutation (SHM)

Class switch DNA recombination

La diversità del repertorio anticorpale primario è generata da:

Stimolazione indotta dall’Ag:

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Entrambe i processi avvengono in microambienti specializzati:Centri germinali.

SHM

Selezione clonale e maturazione dell’affinità.

Diversificazione della forza di legame

CSR

Cambiamento della regione costante della catena pesante

Cambiamento della funzione effettrice dell’Ab

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Avviene nei centri germinali.

Il linfocita B maturo incontra l’Ag.

Aggregazione dei BCR prolungata.

È necessaria la presenza di linfociti T.

Da origine:

BCR ad affinità maggiore BCR autoreattivi o a bassa affinità

Selezione positiva

B memoria Plasmacellula

Selezione negativa

ApoptosiAnergiaReceptor editing

È necessaria l’attività dell’enzima AID (activation-induced deaminase)

Somatic Hypermutation

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Somatic HyperMutation

Mutazioni puntiformi (sostituzioni): circa 1 mutazione ogni divisione cellulare

Colpisce regione VDJ (1-2Kb)

Richiede inizio della trascrizione

Preferenza per sequenza target RGY(W) con R=A o G, Y=C o T, W=A o T

Elevata frequenza mutazioni nella regione CDR

Non è richiesta l’attività di RAG1-RAG2

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CD40L

CD40

CD28

CD86/80

T

B

AID

X

Deaminazione da dC a dU (AID)

Generazione sito abasico (UGD)

Introduzione nucleotide mismatch

Double-Strand Breaks (DSB)

Deaminazione diretta

Rottura del doppio filamento

Generazione estremità protruding (AID):

- editing mRNA endonucleasi

- deaminazione diretta del DSB

Riparazione DSB

Somatic HyperMutation

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HSM: Lesione del doppio filamento e riparazione del danno

Lesione (blunt-end) DNA regioni VDJ (sequenze RGWY)

AID genera resected-ends

DNA polimerasi “error-prone” introduce mutazione

AID genera resected-ends

X

DNA ligasi unisce le estrimità

5’

5’3’3’

5’3’ 5’

3’5’

3’ 5’3’

5’3’ 5’

3’5’

3’ 5’3’

5’3’ 5’

3’5’

3’ 5’3’

5’3’ 5’

3’5’

XXX

XX

Rad52 lega le estemità 3’

Rad52 recluta Rad51 che media HR

DNA polimerasi “error-prone” introduce mutazione

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Class-Switch Recombination

Necessaria attivazione BCR

Richiede attivazione della trascrizione nella regione bersaglio

Dipendente dall’attività di AID

Indipendente da RAG1-RAG2

Non esistono sequenze consenso

La ricombinazione avviene tra due regioni dette “S region”

Chaundhuri and Alt, 2004 Nat. Rev. Immunol.

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Attivazione della trascrizione lungo la regione S

Inizia a monte dell’esone I

Termina a valle del corrispondente gene CH

Il trascritto primario è sottoposto a splicing

Indotta da stimoli di specifiche citochine

Chaundhuri and Alt, 2004 Nat. Rev. Immunol.

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Ruolo della trascrizione in CSR:

Rende accessibile la cromatina in prossima della regione SGenera strutture di DNA che fungono da substrato per gli enzimi coinvolti

Il trascritto si associa con il DNA stampo (ibrido DNA-RNA)

Ibrido DNA-RNA forma strutture particolari che generano un filamento ssDNA R-loops

G-quartet

Stem loop(regioni palindromiche)

AID si associa al ssDNA in queste regioni

Deaminazione e lesione del DNA

Chaundhuri and Alt, 2004 Nat. Rev. Immunol.

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Double Strand Break in CSR

L’azione di AID, seguita da UNG, produce un sito abasico

Vengono prodotte estremità protruding nel punto di DSB

Una polimerasi “error-prone” ricostituisce le estermità blunt.

Chaundhuri and Alt, 2004 Nat. Rev. Immunol.

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Modello di Class Switch Recombination

Trascrizione nelle regioni S coinvolteProduzione di strutture R-loop

Deaminazione sul ssDNA ad opera di AID

Formazione di lesioni sul doppio filamento

Sinapsi delle regioni S coinvolte

Unione delle estremità attraverso NHEJ

Chaundhuri and Alt, 2004 Nat. Rev. Immunol.

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Bibliografia:

• Chaundhuri J and Alt F. Class-switch recombination: interplay of trancription, DNA deamination and DNA repair.

Nat Rev Immunol. 4: 541-552 (2004).

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Clin Immunol. 23: 235-246 (2003).

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• Cooper MD. Exploring lymphocyte differentiation pathways. Immunol Rev. 185: 175-185 (2002).

• Cariappa A and Pillai S. Antigen-dependent B-cell development. Curr Opin Immunol. 14: 241-249 (2002).

• Cancro MP and Kearney JF. B cell positive selection: road map to the primary repertoire? J Immunol. 173: 15-19

(2004).

• Niiro H and Clark EA. Reulation of B-cell fate by antigen-receptor signals. Nat Rev Immunol. 2: 945-956.