La presentazione dell antigene ai linfociti T e le molecole del maggior complesso di istocompatibilita

Transcript

1 La presentazione dell antigene ai linfociti T e le molecole del maggior complesso di istocompatibilita 1

2 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 Obiettivi Risposte effettrici dei linfociti T Classificazione funzionale dei linfociti T Analisi della risposta T cellulare in vitro ed ex vivo 2

3 1. Biologia cellulare e significato dei differenti pathways di presentazione dell antigene ai linfociti T 3

4 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. 4

5 La processazione dell antigene e la presentazione ai linfociti T (2) 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 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 5

6 Le vie di processazione dell antigene e la presentazione ai linfociti T CD4+ T-Cell Complesso MHC/peptide/TCR CD8+ T-Cell Proteasoma Ribosomi Patogeni e particelle extracellulari etc APC TCR MHC-II MHC-I 6

7 Considerazioni sulla presentazione dell antigene ai linfociti T (1) 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 7

8 Considerazioni sulla presentazione dell antigene ai linfociti T (2) 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. 8

9 Considerazioni sulla presentazione dell antigene ai linfociti T (3) 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. 9

10 Localizzazione dell antigene e presentazione 10

11 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 11

12 2. Pathways di processazione antigenica endogena ed esogena 12

13 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 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 13

14 Pathway di processazione endogeno 14

15 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. 15

16 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+. 16

17 Pathway di processazione esogeno 17

18 3. Associazione dei peptidi antigenici alle molecole MHC e Sistema HLA dell uomo 18

19 Interazione APC/T-cell CD4+ T-Cell HLA/peptide/TCR complex CD8+ T-Cell Proteasome Ribosomes Pathogens Exogenous particles etc HLA-class II APC HLA-class I TCR 19

20 Caratteristiche del T-cell receptor 20

21 MHC/peptide complex peptide MHC molecule cell membrane 21

22 The Major Histocompatibility Complex (Human Leukocyte Antigen, in Human) Come I linfociti T vedono l Universo 22

23 HLA (prodotti genici) 23

24 Class I MHC heavy (a) chain genes: HLA-A, HLA-B & HLA-C HLA Class I MHC region 24

25 25

26 HLA CLASS I 26

27 EACH LOCUS ENCODES EITHER AN ALPHA CHAIN GENE OR A BETA CHAIN GENE HLA Class II MHC region 27

28 28

29 HLA CLASS II 29

30 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

31 Class I MHC 31

32 Class I MHC 32

33 Class I MHC 33

34 Interaction between HLA class I and peptide 34

35 Class II MHC 35

36 Class II MHC 36

37 Class II MHC 37

38 Interaction between HLA class II and peptide P1 P4 P6 P9 HLA classe II 38

39 HLA polymorphisms (1) +0.7 A. HLA-DP2(E69) B. HLA-DP2K Berretta et al

40 HLA polymorphisms (2) HLA-DP2 P4 affinities HLA-DP2k69 P4 affinities V S T P L I D (WT) A Y W R Q N M K H G F E C S T V G C Y W R Q P N M L K I H F E D A (WT) IC 50 M Position P4 of HLA-DP2 preferentially bind polar, aromatic or positive charged residues IC 50 M Posizione P4 of HLA-DP2k69 bind preferentially only aromatic residues. Berretta et al

41 Non-self Singoli peptidi derivati dal patogeno 41

42 4. Attivazione dei linfociti T 42

43 Figure

44 Interazione tra HLA/peptide/TCR HLA-class II HLA-class I 44

45 Immunological synapses 45

46 Figure 8-12 Co-signals control T-cell activation and proliferation 46

47 Two signals are necessarily to active naive T-cells 47

48 Figure 8-13 In absence of co-signals T-cells anergize 48

49 Figure

50 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 50

51 5. Eventi molecolari alla base della attivazione dei linfociti T 51

52 A. Assemblaggio del complesso di trasduzione del segnale 52

53 B. Mediatori della trasduzione del segnale dei linfoinciti T e d attivazione dei fattori nucleari 53

54 54