TCR e maturazione linfociti T
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 carboidrati Ponte disolfuro inter-catena
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
Membrana cellulare linfocita T TCR MHC-Ag Membrana cellulare APC
CDR3 centrati su peptide
CDR1 sulle estremità peptide CDR2 su a-eliche di MHC
HV4 presente solo in catena b lega superantigeni
Interazione superantigene/mhcii/tcr
K d Ig/TCR/MHC Ig (secrete) TCR Molecole MHC K d 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
CD3 catene g, d, e 1 eterodimero e/d 1 eterodimero g/e catena z omodimero z/z in 90% CD3 eterodimero z/h Complesso del TCR in 10% CD3 h splicing alternativo di z
Interazioni elettrostatiche in complesso TCR-CD3 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 secondo alcuni modelli il complesso TCR contiene 2 eterodimeri a/b
Il corecettore CD4 Composto da 1 catena 4 domini Ig extracellulari, 1 dominio transmembrana riconosce dominio b2 di MHC II Cellule CD4 abtcr riconoscono peptide associato a molecole MHC classe 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 CD8 ab 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
Sviluppo dei linfociti T (2/4) 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
Sviluppo dei linfociti T (3/4) Cellule T mature migrano in organi linfatici periferici Cellule T mature incontrano antigeni in organi linfatici periferici e sono attivate differenziamento in cellule effettrici
Sviluppo dei linfociti T (4/4) Cellule T mature 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
Midollare Corticale Organizzazione cellulare del timo Cellula epiteliale corticale Timocita Giunzione corticomidollare Cellula epiteliale midollare Cellula dendritica (origine midollo osseo) Macrofago (origne midollo osseo)
Le cellule epiteliali del timo formano una rete che circonda i timociti
CD4 I timociti a diversi stadi di sviluppo esprimono molecole di superifcie diverse CLP Thymus DN DP CD4 - CD4 + CD4 + CD8 - CD8 + CD8 lo CD4 T helper CD8 CTL T cell precursors Bone marrow CD4 SP DN CD8 DP CD8 SP Università di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2012/2013
CD44 CD4 TIMO DN: CD4 - CD8 - DN1 DN2 CD4 SP DP DN4 DN3 DN CD8 SP CD25 CD8 DN1 CD44 hi CD25 - CD4 - CD8 - (DN) DN2 CD44 + CD25 + DN3 CD44 - CD25 + DN4 CD44 - CD25 - DP CD4 + CD8 + CD4 + CD8 lo 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 V C Catena b TCR Catena a TCR CDR
Correlazione tra diversi stadi di differenziamento e riarrangiamento catene TCRab
Espressione di proteine nel corso del differenziamento
Espressione di proteine nel corso del differenziamento
Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab DN3
Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab 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
Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab 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
DN1 CD44- CD25- CD4-CD8- DN2 CD44+ CD25+ DN3 CD44hi CD25- CD44- CD25+ Linfociti con recettore per antigene di tipo ab DN4 DP CD4 CD8 Linfociti con recettore per antigene di tipo gd