Riconoscimento dell antigene

Transcript

1 Riconoscimento dell antigene

2 Risposta immune adattativa La risposta immune innata è molto efficiente ma non sempre riesce ad impedire il diffondersi dell infezione È essenziale quindi che subentri la risposta adattativa specifica per il patogeno che sta attaccando in quel momento il nostro organismo

3 BCR (B-cell receptor) ed anticorpi BCR: espresso sulla superficie dei linfociti B Anticorpo: secreto dalle plasmacellule Le due molecole hanno la stessa struttura, gli anticorpi sono la forma secreta del BCR Ci sono diversi tipi di anticorpi (classi), struttura di base simile

4 Struttura degli anticorpi IgG Forma a Y, 3 porzioni grossolanamente uguali per dimensioni Regioni Variabili: coinvolte nel riconoscimento dell antigene Regione Costante: interagisce con effettori cellulari e molecolari della risposta anticorpale 5 classi di anticorpi: IgM, IgD, IgG, IgA e IgE, diversi nelle loro regioni costanti Esempio struttura IgG: 150kd, composta da 4 molecole Due catene pesanti (heavy chain), di 50kDa, legate tra solo da ponti disolfuro Due catene leggere (light chain), di 25kDa, legate alla catena pesante da un ponte disolfuro Due tipi di catene leggere: κ and λ, con funzione equivalente Una IgG possiede due siti leganti l antigene per molecola, il che aumenta la forza totale dell interazione antigene-anticorpo (avidità) Il BCR è identico come struttura ma la regione c-terminale della catena pesante (regione costante) contiene una sequenza idrofobica che lo ancora alla membrana

5 Il dominio Ig Lungo circa 110 aa Catene leggere: composte da due domini Ig Catene pesanti: composte da quattro domini Ig Il primo dominio amino-terminale di entrambe le catene è caratterizzato da grande variabilità in funzione dell anticorpo, gli altri domini sono conservati per ciascuna classe di anticorpo V H e V L C L e C H 1-3

6 Frammenti proteolitici degli anticorpi Varie proteasi possono digerire in maniera limitata le molecole di anticorpi generando frammenti che contengono porzioni diverse della molecola Fab (fragment antigen binding); Fc (fragment crystallizable) F(ab ) 2 : le due braccia leganti l antigene restano unite tramite il ponte disolfuro Gli anticorpi sono molecole estremamente flessibili, il che consente variabilità nella formazione del complesso antigene-anticorpo

7 Interazione antigene-anticorpo La variabilità delle regioni variabili si concentra in alcune zone dette regioni ipervariabili (HV1-3) Le HV si intervallano con le regioni framework (FR1-4) meno variabili, più importanti nel folding vero e proprio Le sei regioni ipervariabili formano il sito di legame per l antigene, e sono dette anche complementarity-determining regions (CDRs), perchè sono complementari alla superficie dell antigene Poichè le CDR sono formate dalle due catene, la specificità anticorpale può essere influenzata anche dalla combinazione delle due diverse catene

8 Struttura del legame antigene-anticorpo La superficie legante l antigene comprende le CDR delle due catene (H ed L) Un piccolo antigene (gli antigeni di piccole dimensioni vengono chiamati apteni e ne parleremo più avanti) di solito interagisce con una superficie (un solco ) che si genera fra le due catene Molecole più grosse (regioni di proteine) possono avere multiple superfici di interazione molto più estese Il tipo di legame non è sempre a tasca, ci possono essere anche delle protrusioni dell anticorpo che entrano all interno di cavità presenti nell antigene La regione dell antigene riconosciuta dall anticorpo viene detta epitopo Lineare Conformazionale

9 Riconoscimento dell antigene dalle cellule T Le cellule T riconoscono gli antigeni solo nel contesto della superficie cellulare self L antigene deve essere presentato da cellule dello stesso individuo La presentazione avviene ad opera di speciali glicoproteine che si associano all antigene le molecole del complesso maggiore di istocompatibilità -MHC

10 Il recettore delle cellule T (T cell receptor) Composto da due subunità dette TCRα e TCRβ, unite da un ponte S-S Una piccola parte delle cellule T ha un TCR formato da due diverse subunità, la funzione di questo subset di cellule non è chiara e non ce ne occuperemo Il TCR ricorda come struttura il frammento Fab degli anticorpi

11 TCR Regione variabile Regione costante Linker contenente il ponte S-S Regione transmembrana+ Coda citoplasmatica Il riconoscimento dell antigene dal TCR è diverso da quello effettuato dagli anticorpi Le cellule T rispondono a corte sequenze peptidiche che appartengono a regioni diverse di una determinata proteina A volte queste sequenze sono all interno della proteina Necessità del processing della proteina La corta sequenza peptidica che deriva dalla proteina estranea viene riconosciuta solo quando legata ad una molecola di classe MHC

12 Due classi di molecole MHC Classe I MHC di classe I Due catene Alpha (tre regioni, 1-3) Beta2-microglobulina Alpha1-2 formano la superficie legante il peptide da presentare Molecole polimorfiche (centinaia di alleli, ne parliamo dopo), e questo influenza la natura del peptide presentato La ß2-microglobulina non è polimorfica MHC di classe II Due catene (alpha e beta, entrambe sono transmembrana) La tasca per il peptide si forma fra catene alpha e beta Molecole polimorfiche Classe II

13 Il legame MHC-peptide antigenico Le molecole di classe MHC devono essere in grado di interagire con peptidi derivati da una grande varietà di proteine diverse Una caratteristica del legame MHC-peptide è che le molecole MHC sono più stabili conformazionalmente dopo l interazione con il peptide I peptidi che legano a MHC di classe I sono corti (8-10aa), ad MHC di classe II sono più lunghi anche se di solito rientrano fra 13-17aa

14 Il legame MHC-peptide antigenico

15 Il legame TCR-MHC-peptide Il TCR stabilisce contatti sia con il peptide, che con la molecola di MHC Da cinetiche di binding si può ipotizzare che in una prima fase MHC-TCR sia l interazione predominante, per poi passare ad una seconda fase di più fine interazione con il peptide antigenico

16 Il ruolo dei co-recettori CD4 e CD8 CD4: presente sui linfociti T helper CD8: presente sui linfociti T citotossici CD4-CD8 si associano con I TCR e interagiscono con regioni invarianti delle molecole MHC Il legame con CD4-CD8 è essenziale per le cellule T, altrimenti non si verifica una risposta efficace in seguito all interazione con l antigene

17 CD4 e CD8 CD4 è un unica catena, che interagisce con MHC di classe II, lontano dal sito di legame con il TCR in modo da permettere il legame simultaneo con il complesso Porzione intracitoplasmatica di CD4 lega la chinasi Lck CD8 è omo- o eter-dimerico, interagisce con MHC di classe I, in modo simile a CD4-MHC II

18 Espressione di MHC MHC di classe I presentano peptidi patogeni (specie virus) a linfociti T citotossici Tutte le cellule nucleate esprimono MHC I, anche se in quantità differente MHC di classe II sono legati a linfociti T helper, che devono assistere altre cellule del sistema immune Espress quindi specie su cellule B, macrofagi e cellule dendritiche Espressione di MHC è regolata da citochine (specialmente gli interferoni)