HLA (uomo) H-2 (topo)

HLA (uomo) H-2 (topo)

Esperimenti di Gorer (1930) Trapianto del Tumore Rigetto del tumore nel sangue dei topi Black trovò anticorpi anti-antigene II dei topi Albini Antigene II presente su tutte le cellule di alcuni Topi e responsabile del rigetto ai trapianti

Esperimenti di Snell (1948) scoprì i geni H-2 (MHC) responsabili del rigetto ai trapianti, utilizzando topi inbred (singenici)

AZIONI dell MHC L'MHC permette le comunicazioni tra le Cellule T e le altre Cellule dell organismo coinvolte nel riconoscimento e nella processazione dell antigene Controlla: la risposta immune ai patogeni la sorveglianza antitumorale La maturazione e l attivazione dei Linfociti T L'induzione e il mantenimento della tolleranza il rigetto ai trapianti.

Isolamento degli Antigeni MHC I dalle membrane con papaina con molecole detergenti

Elettroforesi degli antigeni MHC I e MHC II

Classi di Antigeni MHC MHC di 1a Classe : scoperti con gli esperimenti di Snell, sono presenti su tutte le cellule MHC di 2a Classe: scoperti negli anni 60, sono presenti solo sulle cellule presentanti l antigene (APC)

Componenti e Funzioni delle Molecole MHC MHC Tipo Catene pm funzioni Molecole di catena α 44.000 Lega peptide membrana + β 2 -microglobulina 12.000 Trasporto e MHC I Classe MHC II Classe Molecole di membrana catena α + catena β 32/36.000 26/29.000 organizzazione Lega peptide Lega peptide MHC III Classe Molecole solubili circolanti (+ catena invariante) fattori complemento, citochine infiammatorie (TNF, LT), HSP 31.000 vari trasporto Varie Non coinvolte nel legame con il peptide

Struttura molecola MHC I Carboidrati lega il CD8 (25 aa idrofobici) 346

Struttura MHC I Analisi Cristallografica

Tasca dell MHC I Peptide di 8-10 aa

Structure of the classical MHC class I molecule HLA-A2

di 10-25 aa Struttura molecola MHC II α2 e β2 legano il CD4 (22 aa idrofobici)

Legame peptide-tasca del MHC L MHC lega in modo aspecifico (una tasca può legare migliaia di peptidi differenti) sia peptidi self che non-self con legami stabili non-covalenti: MHC I: lega peptidi di 8-10 aa legati con siti di ancoraggio alle estremità N e C terminali MHC II: lega peptidi di 12-25 aa con diversi siti di ancoraggio distribuiti lungo la catena

Legami del peptide nella tasca di MHC I

Legami del peptide nella tasca di MHC II

MHC presenta l antigene ai Linfociti T

Legame tra complesso MHC I/peptide e TCR TCR CDR3α CDR3β MHC I

Legami tra MHC e CD4 e CD8 TCD4 TCD8 APC APC

DISTRIBUZIONE FUNZIONE ATTIVATE Da: Molecole MHC di classe I Costitutive sulla membrana di tutte le cellule Presentazione ai linfociti T CD8+ di peptidi presenti nel cytosol e derivati da: proteine endogene (self, virali o tumorali) proteine esogene INFα, INFβ, INFγ, TNF e LT Molecole MHC di Classe II Costitutive sulla membrana di alcune cellule del sistema immune (tutte le APC ) Presentazione ai linfociti T CD4+ dei peptidi presenti nel compartimento lisosomiale e derivati da: proteine esogene proteine endogene INFγ

Corrispondenza tra Geni e molecole MHC

Locus HLA Il super locus HLA è una regione genica localizzata nel cromosoma 6p21 che comprende i sei geni classici dei trapianti e almeno 132 geni che codificano per proteine che hanno un ruolo importante nel regolare la risposta immune e altri processi molecolari e cellulari fondamentali. Questa piccola regione del genoma umano è associata con più di 100 differenti malattie, tra cui il diabete, l artrite reumatoide, la psoriasi, l asma e altre malattie del sistema immune.

Gene HLA

Mappa dei geni HLA (cromosoma 6) Class IV Region

MIC-A e MIC-B (MHC class I -related) Sono glicoproteine codificate dai geni MICA e MICB posti nella regione I di HLA nel cromosoma 6. Sono correlate all MHC I, ma non legano il peptide né si associano con la β 2 microglobulina Sono espresse dalla cellula durante lo stress, l infezione virale o la trasformazione neoplastica. Si legano con il recettore attivatore NKG2D presente su NK e CTL

POLIMORFISMO DEI GENI MHC Nell ambito della stessa specie i geni dell MHC sono molto polimorfi Nell'ambito della stessa specie i geni dell'mhc sono molto polimorfi oltre 3.200 alleli individuati a livello mondiale. 2215 in classe I e 986 in classe II (2008) Possono differire per mutazioni punto, delezioni, o inserzioni. Entrambi gli alleli di ogni locus sono espressi in maniera codominante, pertanto un individuo può esprimere anche diverse varianti di molecole MHC. Il polimorfismo è legato alla zona della tasca che lega il peptide. Il polimorfismo dell'mhc può determinare la capacità di un individuo di rispondere ad un particolare antigene (risposta alle malattie)

Analisi nella specie del Polimorfismo. (molecola MHC I)

RESTRIZIONE MHC: Il genotipo dell MHC limita l interazione tra TCR e antigene

Origine della Restrizione all MHC Le cellule T acquisiscono la Restrizione all MHC durante il differenziamento nel Timo tramite la Selezione Positiva: Sopravvivono soltanto le cellule T che hanno un TCR con un affinità di legame per l MHC

Meccanismi della Restrizione all MHC Interazioni tra residui conservati delle regioni variabili del TCR con regioni conservate dell MHC self Legame tra i corecettori CD4 o CD8 con il complesso MHC/TCR

TCR

CONTROLLO DELLA TRASCRIZIONE DEI GENI MHC 5' Enhancer II A IRE Enhancer B MHC I 3 NFkB IRF RFX,NFY IFNγ Promotore MHC II 5' ARE X1 C X2 A Y Ottam. ottamero 3 RFX NF-Y OCT-1 OCT-2 IFNγ, TNF, IL-4

Alcuni Recettori per HLA Recettore Struttura Presenti su HLA Funzione KIR: KIR2DS + DAP12 Glicoproteine transmembranarie con 2/3 domini Ig associati a DAP21 con ITAM NK,CTL HLA-C Attivazione KIR: KIR2DL Glicoproteine transmembranarie con 2/3 domini Ig-simili con ITIM NK,CTL HLA-C HLA-B HLA-A Inibizione KLR: NKG2D + DAP10 KLR: NKG2A/C +CD94 C-type lectin (CLR) associato a DAP10 con ITAM C-type lectin (CLR) con ITIM NK,CTL MICA, MICB Attivazione NK,CTL HLA-E Inibizione

Struttura di alcuni Recettori per MHC Inibitori: KIR2DL HLA-A Attivatori:

Liganti dei Recettori MHC I Recettori Inibitori si legano all MHC self (HLA-A, HLA-B,HLA-C) I recettori Attivatori si legano: - self indotto (MIC-A e MIC-B) - self alterato - molecole non-self

Funzioni dei recettori MHC sull attività citotossica Quando la cellula self è in condizioni normali, i recettori inibitori si legano al MHC I, impedendo così l aggressione da parte delle cellule NK e dei CTL Quando la cellula self è infettata da virus o trasformata dal tumore e perde l espressione dell MHC I (missing self), i recettori attivatori stimolano l uccisione da parte delle NK.

Azione di recettori KIR inibitori e attivatori Cellule self sane : inibizione NK,CTL Cellule self infettate o trasformate: attivazione X NK,CTL?

Azione dei Recettori MHC Inibitori e Attivatori su NK

Interazione HLA e malattie L HLA è associato con molte malattie : Alcuni aplotipi HLA + fattori ambientali + altri fattori genetici possono essere associati alle malattie autoimmuni. Il polimorfismo dell HLA è associato alla suscettibilità o alla resistenza verso molte malattie infettive virali. La Ricerca in questo settore ci potrà permettere di creare nuove opportunità terapeutiche e nuovi vaccini.

Summary of HLA associations with viral infections. Disease HLA association Effect Disease HLA association Effect HIV-1 HBV HPV HLA- A,-B,-C homozygosity Accelerate HLA-DRB1*0101 Clearance AIDS HLA-B*35 Accelerate HLA-DRB1*1101- Clearance AIDS DQB1*0301 HLA-B*57, HLA-B*27 Delay AIDS HLA-DRB1*0401 Clearance HLA-A*01-B*08-DRB1*03 Accelerate HLA-DRB1*15 Clearance AIDS Maintenance of HLA-DRB1*0701 Persistence HLA-DRB1*13-DQB*06 viral HCV suppression HLA-DRB1*1302 HLA-A*01-B*08-Cw*07- Persistence Clearance DRB1*0301- DQB1*0201 HLA-DQA1*0501- Persistence HLA-Cw*04, HLA-Cw*04- Persistence DQB1*0301- DRB1*1102 B*53 HLA-A*0301 Clearance HLA-A*2301 Persistence HLA-B*08 Persistence HLA-A*1101 Clearance HLA-B*44 Persistence HLA-A*03 Clearance HLA-DRB1*13-DQB1*0603 Protective HLA-B*57 Protective HLA-DQB1*03 Susceptible HLA-B*27 Protective HLA-B*07-DQB1*0301 Susceptible HLA-Cw*0102 Clearance HLA-Cw*0202 Protective

In conclusione, L MHC ha un ruolo fondamentale: Nella Risposta Immune alle Infezioni e ai Tumori Nella Tolleranza Nel rigetto ai Trapianti Nell Evoluzione dell immunità