Diapositiva 1

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Fisiopatologia del Sistema Immunitario
Modulo di Biochimica
2- Struttura di MHC e TCR
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Introduzione lMHC

• MHC I e II sono strutturalmente differenti ma
  omologhe
• Sono i geni più polimorfi
• Sono espressi in modo codominante

Tessuto Tessuto MHC classe I MHC classe II
Tessuto linfoide Tessuto linfoide Tessuto linfoide Tessuto linfoide
Linfociti T (uomo, T attivate)
Linfociti B
Macrofagi
Langherans
Epiteliali timo
Altre cellule nucleate Altre cellule nucleate Altre cellule nucleate Altre cellule nucleate
Neutrofili Neutrofili -
Epatociti Epatociti -
Reni Reni -
Cervello Cervello - (ecc. microglia)
Eritrociti Eritrociti - -

• Espresso su tutte le cellule nucleate
  (costitutivamente)
• Riconosciuto da CD8

• Espresso sulle APC (potenziato da citochine)
• Riconosciuto da CD4

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MHC di classe I

• Eterotrimero 2 catene polipeptidiche associate
  non covalentemente una catena a, codificata
  nellMHC e la catena ß2-microglobulina non
  codificata nellMHC peptide

N-term a1 e a2 90 a.a., tasca di legame per il
peptide
¾ extracellulare
Il segmento a3 si ripiega a formare un dominio Ig
(sequenza conservata) sito di legame per il CD8

ß2
25 a.a. idrofobici attraversamento del bilayer
lipidico
30 a.a. basici, interazione con i gruppi
fosfolipidici ancoraggio alla membrana
ß2-microglobulina interagisce con a3,
strutturalmente omologa ad un dominio Ig, non
varia tra le molecole MHC I
Lespressione in membrana richiede i 3
componenti?i legami si rafforzano
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MHC I tasca di legame per il peptide

• a1 e a2 interagiscono tra loro e formano una
  piattaforma di 8 nastri antiparalleli di
  foglietto ß che sostengono 2 a-eliche
• I residui polimorfi di MHC I sono confinati in a1
  e a2

• La tasca ospita un peptide (anche le
  terminazioni) di 8-11 aminoacidi in conformazione
  flessibile estesa. Le estremità del cleft sono
  chiuse e peptidi più grandi non riescono ad
  entrarvi
• C-term del peptide residui idrofobici o acidi

• Le interazioni non covalenti avvengono tra
  residui del peptide e dellMHC (foglietto ß e
  a-eliche), spesso sono interazioni idrofobiche
  nelle nicchie del foglietto ß e i residui
  àncora (1 o 2 per peptide)

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MHC di classe II

• Eterotrimero 2 catene polipeptidiche associate
  non covalentemente una catena a (32-34 kDa) e
  una catena ß (29-32 kDa), entrambe codificate
  nellMHC (polimorfi) peptide

N-term a1 e ß1 contengono i residui polimorfi,
tasca di legame per il peptide

• a2 e ß2 formano domini Ig e non variano tra i
  vari alleli di classe II
• 25 a.a. idrofobici, regione transmembrana
• a.a. basici, e coda idrofilica

• ß2 sito di legame per CD4
• Le catene a di un locus (es. DR) si appaiano con
  catene ß dello stesso locus (DR)

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MHC II tasca di legame per il peptide

• 4 nastri di foglietto ß 1 a-elica a 1
• 4 nastri di foglietto ß 1 a-elica ß 1
• I residui polimorfi di MHC II sono confinati in ß
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• Le estremità della tasca sono aperte vengono
  ospitati peptidi di lunghezza anche gt 30 a.a.
  (lungh. ideale 12-16 a.a.)
• Diversi ponti ionici e ponti H con le a-eliche

• Le interazioni non covalenti avvengono tra
  residui del peptide e dellMHC II non tutti i
  peptidi hanno residui àncora

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MHC di classe I e II struttura
Ogni individuo eterozigote esprime su tutte le
cellule mononucleate 6 MHCI diversi catene a
codificate dai 2 alleli dei geni HLA-A, HLA-B e
HLA-C
Il numero totale di molecole MHCII espresse è
10-20, per gli appaiamenti eterologhi (es. DRa di
un cromosoma con DRß dellaltro)
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MHC di classe I e II CDR
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MHC di classe I e II legame al peptide
MHC classe I MHC classe II

• I peptidi e le molecole dacqua associate
  riempiono interamente la tasca
• Differenti alleli favoriscono il legame di
  peptidi diversi (e quindi la possibilità di
  presentarli ai linfociti T)
• Al riconoscimento antigenico (TCR)
  contribuiscono residui esposti del peptide ?
  specificità residui dellMHC ? restrizione MHC

Potenziale elettrostatico positivo, negativo
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Interazione peptide-MHC
Una proteina per evocare una risposta immunitaria
deve contenere peptidi che possano legarsi alle
molecole MHC

• Le molecole MHC mostrano promiscuità la
  specificità viene garantita dal TCR
• Le molecole MHC non distinguono tra self e
  non-self la sorveglianza è data dai linfociti T

• I peptidi hanno in comune caratteristiche
  strutturali (es. lunghezza)
• linterazione è saturabile a bassa affinità (Kd
  koff /kon 10-6 M con kon e koff basse, per avere
  uninterazione che permette linterazione con il
  TCR)

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Introduzione TCR

• Recettore per lantigene dei linfociti T helper
  (CD4) e citotossici (CD8)
• Eterodimero costituito da due catene
  transmembrana, a e ß, legate covalentemente (S-S)
• La parte esterna è simile al Fab TCR e Ab sono
  strutturalmente simili MA
• Il TCR non viene prodotto in forma solubile
• Il TCR è monovalente
• Non svolge autonomamente funzioni effettrici
• Non esiste lo scambio isotipico (C non cambia)
• Non esiste la maturazione dellaffinità (non ci
  sono mutazioni somatiche nelle regioni V)

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Organizzazione dei geni del TCR
1) Ricombinazione somatica 2) Diversità
giunzionale 3) Inserzione della regione N
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Introduzione TCR

• Dominio Ig variabile (V)
• Dominio Ig costante (C)
• Regione cerniera con Cys
• Regione idrofobica transmembrana con presenza di
  Lys (a) e Lys e Arg (ß) per interazione con CD3 e
  ?
• Breve regione citoplasmatica (5-12 a.a.) troppo
  breve per trasdurre il segnale (CD3, ?, CD28...)

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Differenze rispetto alle Ig

• Ca non è un vero dominio Ig la metà che si
  rivolge al Cß forma un foglietto ß (simile a
  Ig), laltra metà contiene ß strands non
  impaccati e un segmento di a elica
• Il legame tra Ca e Cß è dovuto anche ai
  carboidrati su Ca (legami H con foglietto ß di Cß)

• Forma simile a una Ig ma più corta e larga
• Maggiore flessibilità tra C e V perché porzione
  più estesa

• Va?VL e Vß?VH
• Alcune differenze di orientamento nei CDR

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Riconoscimento dellMHC-peptide
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Riconoscimento dellMHC-peptide

• Il riconoscimento è mediato dalle CDR della
  catena a e ß, in cui si concentra la variabilità
• 3 CDR della catena a si giustappongono a 3 CDR
  della catena ß (ß una quarta CDR per il
  riconoscimento dei superantigeni), superficie
  planare
• CDR3 la più variabile è posizionata in
  corrispondenza del centro del peptide legato
  allMHC
• CDR1 e CDR2 contatto con lMHC

CDR3
CDR4
CDR1 e 2
CDR1 e 2

• Laffinità del TCR per MHC/peptide è bassa (Kd
  10-5-10-7 Ag/Ab Kd fino a 10-11 M) lemivita
  1-10s. Per questo sono necessarie le molecole
  accessorie per avere una risposta biologica

MHC
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Riconoscimento del superAg

• I superAg stimolano tutti i linfociti T che
  esprimono una determinata regione Vß nel loro TCR
  (non sono mitogeni ma nemmeno Ag comuni)
• Si legano a MHC di classe II (codificati da
  diversi alleli), NON nella tasca di presentazione
  dellAg
• Ogni enterotossina aggrega 2 MHC ? 2 TCR

Vß contiene CDR4
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I corecettori CD4 e CD8

• Glicoproteine transmembrana della superfamiglia
  delle Ig
• Funzione simile ma struttura diversa
• Motivo per cui i T CD4 riconoscono MHCII e CD8
  MHCI

• CD4 4 domini Ig extracellulari, una regione
  transmembrana idrofobica, e 38 a.a. (molti
  basici) citoplasmatici
• Mediante D1 e D2 (N-term) si lega al dominio non
  polimorfo ß2 dellMHC II, D1-D2 fortemente
  impaccati e separati da D3-D4 da una regione
  cerniera

D1?Ig
D2

• La regione intracellulare interagisce fortemente
  con una tirosina chinasi Lck, per la trasduzione
  del segnale

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I corecettori CD4 e CD8

• Glicoproteine transmembrana della superfamiglia
  delle Ig
• Funzione simile ma struttura diversa

• CD8 eterodimero, 2 catene omologhe CD8a e CD8ß
  legate da S-S
• Un dominio Ig extracellulare, polipeptide esteso,
  una regione transmembrana idrofobica, e 25 a.a.
  (molti basici) citoplasmatici
• La regione extracellulare è altamente glicosilata
  per proteggere il CD8 dallattacco delle proteasi
  e per mantenerlo esteso

• Il dominio Ig interagisce con il dominio non
  polimorfo a3 di MHC I
• La regione intracellulare interagisce fortemente
  con una tirosina chinasi Lck, per la trasduzione
  del segnale

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I corecettori CD4 e CD8