Presentazione dell’antigene

• Antigen processing • Antigen presentation

MHC di classe I e II trasportano sulla superficie cellulare peptidi che derivano da

compartimenti cellulari diversi

• Agenti infettivi possono raggiungere il cytosol o il compartimento vescicolare e quindi il processamento degli antigeni può avvenire in entrambi I compartimenti

• MHC di classe I trasportano peptidi che si originano nel cytosol

• MHC di classe II trasportano peptidi che si originano nelle vescicole

• L’uso di diverse molecole MHC garantisce che sia attivata l’appropriata strategia di eliminazione dell’agente infettivo

MHC di classe I e II trasportano sulla superficie cellulare peptidi che derivano da

compartimenti cellulari diversi

Trasporto di peptidi dalle molecole MHC di classe I

Trasporto di peptidi dalle molecole MHC di classe I

• MHC I (catene alfa) si accumulano nel reticolo endoplasmatico dopo la loro sintesi, associate alla calnexina

• Una volta che si associa la ß2-microglobulina, la calnexina si stacca e la molecola di MHC ancora non completamente “folded” si associa al trasportatore TAP attraverso un adattatore (la tapasina)

• Altre molecole sono coinvolte in questa fase: la chaperone ERp57 e la calreticulina • MHC resta nel reticolo endoplasmatico finchè non è rilasciata dal legame con un

peptide che porta al suo “folding” completo • Anche in assenza di infezioni, ci sono continuamente peptidi che si formano per opera

del proteasome a partire da: • “defective ribosomal products” (DRiPs) • Proteine “vecchie”

• Questi peptidi vengono trasportati da TAP, eventualmente “limati” dall’aminopeptidasi ERAAP e poi si associano alla molecola di MHC di classe I, che migra al Golgi e da qui è portata alla membrana cellulare

Trasporto di peptidi dalle molecole MHC di classe II

Trasporto di peptidi dalle molecole MHC di classe II

• Una Antigen-Presenting-Cell (APC) può inglobare la fonte di antigene dall’esterno, oppure il parassita, batterio o virus possono avere invaso la cellula e replicare all’interno di vescicole intracellulari

• Il pH delle vescicole va progressivamente acidificandosi • La diminuzione del pH porta all’attivazione di una serie di proteasi

vescicolari che processano l’antigene in peptidi • La molecola di MHC di classe II durante la sua maturazione entra

nelle vescicole e si associa al ligando peptidico per poterlo poi trasportare alla membrana cellulare

Il processo di maturazione delle molecole di MHC di classe II coinvolge molte proteine accessorie

Organizzazione genica del complesso MHC

• Il complesso MHC ha due caratteristiche: – Poligenico: ogni individuo ha molti geni per MHC

di classe I ed altrettanti per la classe II – Polimorfico: esistono molteplici varianti alleliche

per ogni gene nella popolazione (> 800 alleli)

• Ogni individuo può esprimere almeno tre molecole di classe I e tre o quattro di classe II in base alla poligenia delle molecole di MHC, e molte di più per il loro polimorfismo

Organizzazione genica del complesso MHC

Restrizione da MHC

Trasduzione del segnale ed attivazione linfocitaria

Il TCR non è sufficiente per mediare il signaling intracellulare

• Il TCR funzionale comprende oltre all’eterodimero alfa-beta del TCR (che contiene le superfici di interazione per l’antigene) anche le quattro catene (due epsilon, una gamma ed una delta) di CD3, e due catene Zeta unite da un ponte disolfuro

• CD3 e Zeta contengono I domini “immunoreceptor tyrosine-based activation motif” (ITAM) che contengono dei residui in tirosina citoplasmatici che vengono fosforilati in seguito al legame del recettore con il ligando

Il TCR non è sufficiente per mediare il signaling intracellulare

• Una volta fosforilati, I domini ITAM diventano siti di legame per proteine che contengono I domini di interazione proteina-proteina SH2, in grado di riconoscere le tirosine fosforilate

Attivazione linfocitaria • Ogni APC presenta un gran numero di peptidi diversi, quindi il

riconoscimento dell’antigene da parte di TCR e BCR deve avvenire anche in presenza di un numero basso di molecole antigeniche specifiche

• Misure in vitro suggeriscono che bastano 20-50 recettori (TCR-BCR) legati all’antigene specifico per attivare la risposta linfocitaria

• I primi eventi di legame dei complessi TCR e BCR a peptide/MHC non sono ben compresi

• Evento primario dopo il riconoscimento dell’antigene/MHC da parte del TCR è –tramite I corecettori CD4 e CD8- l’attivazione della chinasi Lck, che è responsabile per la fosforilazione dei domini ITAM del complesso del TCR

• L’attività di Lck dipende dalla sua defosforilazione per opera della fosfatasi CD45

• I domini ITAM fosforilati sono riconosciuti dalla chinasi ZAP-70 • Oltre al reclutamento di Lck, I corecettori sono ritenuti anche

responsabili per la stabilizzazione dell’altrimenti non fortissimo legame fra TCR e peptide/MHC

Attivazione di PLC-gamma

• ZAP-70 fosforila due altri substrati, LAT e SLP-76 • Queste modificazioni consentono ad una proteina adattatrice,

Gads, di formare un complesso ternario con LAT ed SLP-76 • La fosfolipasi C-gamma viene reclutata dal complesso Gads-LAT-

SLP-76 ed a questo punto viene attivata da un’altra chinasi (Itk)

La formazione di “second messengers” • PLC-gamma genera a partire da PIP2 due lipidi: DAG e IP3 • IP3 porta all’efflusso di ioni Calcio dal reticolo endoplasmatico al

cytosol, e quindi apertura di canali del calcio (CRAC) di membrana che consentono ulteriore ingresso di Calcio nel cytosol

• DAG porta al reclutamento della Proteina chinasi C-delta e di proteine attivanti Ras alla membrana citoplasmatica

• Attraverso questi 3 pathways intracellulari • Ioni calcio • PKC-delta • RAS

• vengono attivati tre diversi pathway trascrizionali • Ioni Calcio: shuttling nucleare del fattore di trascrizione NFAT • RAS (attraverso una cascata di chinasi intracellulari) porta

all’attivazione del fattore di trascrizione AP1 • PKC-Delta porta all’attivazione di AP1 e del fattore di trascrizione

NF-kB • Questi pathway trascrizionali hanno numerosi target

• IL-2 integra I 3 segnali, dal momento che tutti questi fattori di tarscrizione legano elementi regolatori presenti nel promotore del gene

IL-2

Il ruolo di CD28 (recettore co-stimolatore)

Il ruolo di CD28 (recettore co-stimolatore)

• IL legame dell’antigene al TCR non è sufficiente per l’attivazione linfocitaria delle cellule T naïve

• Le APCs esprimono sulla superficie cellulare delle molecole co-stimolatorie • Queste interagiscono con recettori co-stimolatori delle cellule T • Il legame ligando-recettore (insieme con il legame TCR-MHC/antigene) porta

all’attivazione linfocitaria • I co-stimolatori attivano un pathway intracellulare parallelo e necessario per

l’efficiente trasduzione del segnale mediata da TCR/antigene • Il risultato dell’attivazione di CD28 è l’attivazione della PI-3 chinasi che porta alla

produzione di PIP3, che porta a sua volta all’attivazione di Itk che attiva PLC-gamma • Anche la chinasi Akt è attivata •

Anche il BCR si comporta come il TCR

• Il BCR si associa ad un eterodimero (legato attraverso un ponte disolfuro) di due molecole chiamate Ig-alfa ed Ig-beta, che presentano entrambe un dominio ITAM che viene fosforilato dopo legame del BCR all’antigene

Anche il BCR si comporta come il TCR • Diverse chinasi fosforilano I domini ITAM presenti sulle

molecole associate al BCR (IG-alfa ed Ig-beta) • La chinasi Syk (come ZAP-70) si associa ai domani

fosforilati ITAM del BCR • Syk porta all’attivazione di vari pathway intracellulari

• Pathway e fattori di trascrizione coinvolti si sovrappongono in gran parte a quelli delle cellule T, ma l’outcome è diverso

La risposta immune è regolata da recettori inibitori

• Molecole correlate a CD28 sono espresse dai linfociti T e legano molecole della famiglia di B7

• Tra queste molecole, alcune hanno attività inibitoria – Cellule T: CTLA-4 e PD-1 – Cellule B/T: BTLA

• Modelli animali: topi privi di CTLA-4 hanno proliferazioni linfocitaria incontrollata, a dimostrazione della necessità dei meccanismi di controllo

Attività di CTLA-4 come bloccante il legame di CD28 a B7