TCR e maturazione linfociti T - Immunology...

TCR e maturazione linfociti T

Università di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2012/2013

Il recettore per l’Ag dei linfociti T,

T-Cell Receptor (TCR)

• eterodimero composto da catene a e b o g e d

• TCR a/b presente in 95% delle cellule T periferiche – eterodimero legato da ponte disulfuro

• struttura dei domini di tipo immunoglobulinico

• non esiste forma secreta del TCR

• ciascun TCR ha un solo sito di legame per l’antigene (monovalente)


Struttura TCR ab

• Eterodimero composto da catena a e b

• Ciascun catena contiene

• 1 dominio variabile

• 1 dominio costante

• 1 dominio transmembrana


Struttura TCR ab

Ponti disolfuro intra-catena

Ponte disolfuro inter-catena

carboidrati


Struttura TCR: confronto con Fab


Struttura TCR ab

le due porzioni variabili giustapposte costituiscono il sito di legame 3 CDR (complementarity determing regions) / catena


Interazione TCR con complesso peptide-MHC

MHC, Major Histocompatibility Complex


Interazione TCR con complesso peptide-MHC


MHC-Ag

TCR

Membrana cellulare

APC

Membrana cellulare

linfocita T


CDR3 centrati su peptide


CDR2 su a-eliche di MHC

CDR1 sulle estremità peptide


HV4 presente solo in catena b

lega superantigeni


Interazione superantigene/MHCII/TCR


Kd Ig/TCR/MHC

Ig

(secrete) TCR

Molecole

MHC

Kd 10-7-10-11 M 10-5-10-7 M 10-6-10-9 M

On-rate Rapido Lento Lento

Off-rate Variabile Lento Molto lento


Complesso del TCR

• CD3

– catene g, d, e

– 1 eterodimero e/d

– 1 eterodimero g/e

• catena z

– omodimero z/z

• in 90% CD3

– eterodimero z/h

• in 10% CD3

• h splicing alternativo di z


• cariche TCR – catena a

• lisina (+), 1 arginina (+)

– catena b • 1 lisina (+)

• cariche CD3 – catena g, d, e

• 1 acido aspartico (-) ciascuna

• cariche catene z – 1 acido aspartico (-)

ciascuna

Interazioni elettrostatiche

in complesso TCR-CD3


• cariche TCR – catena a, 1 lisina (+), 1

arginina (+)

– catena b, 1 lisina (+)

• cariche CD3 – catena g, d, e, 1 acido

aspartico (-) ciascuna

• cariche catene z – 1 acido aspartico (-)

ciascuna

Interazioni elettrostatiche

in complesso TCR-CD3

• secondo alcuni modelli il complesso TCR contiene 2 eterodimeri a/b Università di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2012/2013

Il corecettore CD4

Cellule CD4 abTCR riconoscono peptide

associato a molecole MHC classe II

• Composto da 1 catena

• 4 domini Ig extracellulari, 1 dominio transmembrana

• riconosce dominio b2 di MHC II


Il corecettore CD8 • Composto da 2 catene legate da ponti disolfuro

– eterodimero CD8a/CD8b

– omodimero CD8a/CD8a

• 1 dominio Ig extracellulare e 1 dominio transmembrana/catena

• riconosce dominio a3 di MHC I

Cellule CD8ab TCRab

riconoscono peptide associato a

molecole MHC classe I


Distinct Lineages of Lymphocyte Maturation


Sviluppo dei linfociti T (1/4)

• I progenitori T

migrano dal midollo

osseo al timo

• I precursori T

riarrangiano i geni

del TCR (T cell

receptor) nel timo



• Selezione positiva

– cellule T immature che

riconoscono MHC ricevono

segnali di sopravvivenza

• Selezione negativa

– cellule T immature che

riconoscono con alta affinità

MHC self vanno in apoptosi



• Cellule T mature

migrano in organi

linfatici periferici


incontrano antigeni in

organi linfatici periferici

e sono attivate

– differenziamento in

cellule effettrici




attivate migrano in siti

di infezione

• Svolgono funzioni

effettrici


Il timo è necessario per la maturazione dei

precursori provenienti dal midollo osseo in linfociti T

Topi RAG-2 KO Mancano di linfociti T (e B) (non sono in grado di riarrangiare i segmenti genici di TCR e Ig)

Topi nudi Non sviluppano epitelio corticale del timo Mancano di linfociti T


RAG2 KO Nudo


Organizzazione cellulare

del timo

Cortic

ale

Mid

ollar

e

Cellula epiteliale corticale

Timocita

Macrofago (origne midollo osseo)

Cellula dendritica (origine midollo osseo)

Cellula epiteliale midollare

Giunzione cortico-midollare


Le cellule epiteliali del timo formano

una rete che circonda i timociti


I timociti a diversi stadi di sviluppo esprimono

molecole di superifcie diverse

Thymus

Bone marrow

T cell precursors

CD

4

CD8

CD4

CD8

CLP DN

DP

CD8 SP

CD4 SP

DN

CD4-

CD8-

CD4+

CD8lo

T helper

CTL

DP

CD4+

CD8+

Un

ive

rsità

di R

om

a T

or V

erg

ata

- Co

rso

di L

au

rea

in S

cie

nze

Bio

log

ich

e -

Imm

un

olo

gia

Mo

lec

ola

re - d

ott. C

lau

dio

PIO

LI - a

.a. 2

01

2/2

01

3

DP

CD8 SP

CD4 SP

DN

CD

44

CD25

DN1 DN2

DN3 DN4

CD

4

CD8

DN1

CD44hi

CD25-

DN2

CD44+

CD25+

DN3

CD44-

CD25+

DN4

CD44-

CD25-

CD4- CD8- (DN)

TIMO DN: CD4-CD8-

CD4

CD8 CD4+

CD8lo

DP

CD4+

CD8+

CD4+

CD8-

CD4-

CD8+


Timociti a diversi stadi di maturazione si

trovano in parti distinte del timo

Le cellule più immature si

trovano nella regione

subcapsulare

Con il procedere del

differenziamento in

timociti doppio positivi,

migrano più in profondità

La parte midollare

contiene cellule mature

singolo positive che

lasciano il timo attraverso

i vasi


Organizzazione geni TCR

Catena a e d del TCR di topo (Cromosoma 14)

Catena b del TCR di topo (Cromosoma 6)

Catena g del TCR di topo (Cromosoma 13)


Sources of TCR diversity

*

* L’aggiunta di nucleotidi N (e P) avviene sia per la catena a che per la b


Localizzazione CDR in TCR

Catena b TCR

Catena a TCR

V C

CDR


Correlazione tra diversi stadi di differenziamento e

riarrangiamento catene TCRab


Espressione di proteine

nel corso del differenziamento


Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab

DN3



DN3

DN3

DP


• La catene b è associata alla

catena invariante pre-Ta

• Pre-TCR è associato alle

proteine z e al complesso

CD3 (presenti anche in TCR

maturo)

• Inibizione di ulteriori

riarrangiamenti catena b

(esclusione allelica)

• Sopravvivenza e stimolazione

proliferazione cellule pre-T

• Stimolazione riarrangiamento

catena a

• Espressione CD4 e CD8 Università di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2012/2013


DP


Selezione positiva:

le cellule il cui TCR riconosce un complesso Ag-MHC

ricevono un segnale di sopravvivenza e

differenziano in singole positive per CD4 o CD8


Selezione positiva:

le cellule il cui TCR non riconosce un complesso Ag-MHC

non ricevono un segnale di sopravvivenza e

muoiono per apoptosi


• La maggior parte dei

dei timociti muore per

apoptosi nel timo.

• Le cellule apoptotiche

sono immediatamente

rimosso dai macrofagi

In rosso: cellule in apoptosi In blu: macrofagi


Figure 7-32 part 1 of 2


Selezione negativa:

le cellule il cui TCR riconosce

un complesso Ag-MHC con elevata affinità

muoiono per apoptosi


CD4

CD8

DP DN1

CD44hi CD25-

DN2

CD44+ CD25+

DN3

CD44- CD25+

DN4

CD44- CD25-

CD4- CD8-

Linfociti con recettore per antigene di tipo gd

Linfociti con recettore per antigene di tipo ab


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