- Receptor de Linfócitos T. - Complexo Principal de Histocompatibilidade

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1 - Receptor de Linfócitos T - Complexo Principal de Histocompatibilidade

2 Fig. O Receptor da Célula T é parecido com um fragmento Fab de Imunoglobulina ligado à membrane

3 α1 β1 α2 β2 Fig Structure of the T-cell receptor.

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5 Fig. Organização dos genes codificadores das cadeias α do receptor de Cel. T. e β

6 Fig. - Rearranjo e expressão dos genes codificadores de cadeias α e β do receptor de cel. T

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9 Fig. - Estimativa dos números de segmentos gênicos e de especificidades diferentes dos receptores de cels. T e as bases da diversidade da diversidade desses receptores em comparação com os números de segmentos gênicos e de especificidades diferentes dos receptores de cels. B

10 Fig The outline structure of the T-cell receptor (TCR):CD3 complex.

11 Fig The outline structures of the CD4 and CD8 coreceptor molecules.

12 Complexo Principal de Histocompatibilidade CPH / MHC

13 Base Genética das Reações de Rejeição de Transplantes Linhagens de camundongos isogênicos todos os genes são idênticosl O transpalnte de enxertos de pele entre linhagens demonstram que A rejeição ou aceitação é dependente da genética de cada linhagem A A ACEITAÇÃO Enxerto de pele de uma linhagem isogênica (A) é transplantado para um camundodongo da mesma linhagem (A) B A REJEIÇÃO Enxerto de pele de uma linhagem isogênica (B) é transplantado para um camundodongo de uma linhagem geneticamente diferente (A) crah1@le.ac.uk Slide 4/54

14 Base Imunológica das Reações de Rejeição de Transplantes Rejeição primária de enxerto de pele 10 dias Transferência de Lys do camundongo primado Lyc 6 months Camundongo Virgem de Contanto com Enxerto Lin. B Rejeição secundária de enxerto de pele 3 dias Rejeição primária de enxerto de pele 10 dias A rejeição a transplantes é mediada por respostas imunes Ag-específicas Com o desenvolvimento de memória imunológica. crah1@le.ac.uk Slide 5/54

15 Immunogenética da Reação de Rejeição de Enxertos Linhagens Parentais A X B Híbrido-F1 (um conjunto de alelos de dos pais A x B A x B ACEITAÇÃO A B REJEIÇÃO Camundongos F1 (A x B) são tolerantes a enxertos de pele de A ou de B Enxertos de pele de animais (A x B) apresentam Ags que são reconhecidos como estranhos pelas linhagens parentais (A ou B) crah1@le.ac.uk Slide 6/54

16 Major Histocompatibility Complex MHC Complexo Principal de Histocompatibilidade Em camundongos o MHC é chamado H-2 Animais (Receptor e Doador) de Linhagens identicas em H-2 não desenvolvem reação de rejeição de enxertos de pele, enquanto que Animais de Linhagens diferentes em H-2 desenvolvem reação de rejeição de enxertos de pele. In humans the MHC is called the Human Leukocyte Antigen system HLA Only monozygous twins are identical at the HLA locus The human population is extensively outbred MHC genetics in humans is extremely complex crah1@le.ac.uk Slide 7/54

17 Mapa simplificado do MHC de camundongos Cromossomo 17 K M α β LMP/TAP A β α E β α D L Classe I Classe II Classe III Classe I Organização similar ao MHC humano, exceto: um gene de classe I é translocado no MHC humano 2 pares de genes codificam moléculas de classe II Apenas um gene codificador de cadeia β do MHC de classe II crah1@le.ac.uk Slide 41/54

18 Other genes in the MHC MHC Class 1b genes Encoding MHC class I-like proteins that associate with β-2 microglobulin: HLA-G interacts CD94 (NK-cell receptor). Inhibits NK cell attack of foetus/ tumours HLA-E binds conserved leader peptides from HLA-A, B, C. Interacts with CD94 HLA-F function unknown MHC Class II genes Encoding several antigen processing genes: HLA-DMα and β, proteasome components (LMP-2 & 7), peptide transporters (TAP-1 & 2), HLA-DOα and DOβ Many pseudogenes MHC Class III genes Encoding complement proteins C4A and C4B, C2 and FACTOR B TUMOUR NECROSIS FACTORS α AND β Immunologically irrelevant genes Genes encoding 21-hydroxylase, RNA Helicase, Caesin kinase Heat shock protein 70, Sialidase crah1@le.ac.uk Slide 42/54

19 Mapa simplificado da região HLA DM DP β α α β LMP/TAP DQ β α β1 β3 DR β4 β5 α B C A MHC Classe II MHC Classe I Classe III Poligenia CLASSE I: 3 tipos HLA-A, HLA-B, HLA-C (algumas vezes chamados de genes de classe Ia) CLASSE II: 3 tipos HLA-DP HLA-DQ HLA-DR. 3 genes β DR genes adicionais em alguns indivíduos leva ao aparecimento de 3 moléculas extras de HLA-DR Um máximo de 9 tipos de moléculas de MHC apresentadoras de Ag permite a interação com uma ampla gama de peptídeos antigênicos. crah1@le.ac.uk Slide 38/54

20 Reconhecimento Ag por cels. T requer que os fragmentos peptídicos sejam apresentados pelas CPAs que expressam moléculas do MHC Ag nativo Solúvel Ag nativo Superfície Celular YT Ags peptídicos Solúveis Ags peptídicos Superfície Celular Ags peptídicos na superfície celular apresentados por cels. que expressam moléculas do MHC Não Resposta de cels. T Não Resposta de cels. T Não Resposta de cels. T Não Resposta de cels. T Resposta Cel. T crah1@le.ac.uk Slide 10/54

21 Fig. As propriedades das cels. Apresentadoras de Ag.

22 Fig Os patógenos e seus produtos podem ser encontrados ou no citosol ou no retículo endoplasmático

23 Fig. As moléculas de MHC de classe I não saem do retículo endoplasmático a menos que elas se liguem com os fragmentos peptídicos antigênicos. Fragmentos peptídicos gerados por degradação de Ags proteícos no citoplasma são transportados para o lúmen do reticulo endoplasmático. As cadeias das moléculas do MHC de classe I se juntam no reticulo endoplasmático com uma proteína ligada à membrana, chamada calnexina (Cx). Quando este complexo se liga a b2-microglobulin (b2m) ele é liberado da ligação com a calnexina e a molécula de MHC de classe I parcialmente dobrada combina-se com a subunidade TAP-1 do sistema de transporte citoplasmático TAP por interagir com uma molécula de associada ao TAP, chamada tapasina, e uma chaperonina, chamada calreticulina. Nessa condição o MHC-I fica retido no retículo endoplasmático até se combinar com o peptídeo antigênico e poder ser então liberado. O complexo peptide:mhc é então transportado através do complexo de Golgi para a superfície celular.

24 Fig. Degradação e transporte de Ags que se ligam a molécules de MHC de classe I. A fonte de peptídeos para se ligar ao MHC de classe I é a degradação de proteínas no citosol. A digestão de proteínas citosólicas ocorre em um grande complexo de proteases, chamado proteossomo. Esta estrutura contém 28 subunidades organizadas em 4 anéis de 7 subunidades cada. Não se sabe como que ocorre a degradação de um Ag proteíco citosólico no proteossomo. Os fragemntos peptídicos gerados no proteossomo são transportados para o lúmen do retículo endoplasmátio (ER) pelo sistema TAP-transportador. Nesse local, os peptídeos se ligam ao complexo da molécula parcialmente dobrada do MHC, liberando a molécula de classe I do MHC do complexo TAP/tapasina, possibilitando, assim, que o complexo peptídeo Ag:MHC seja expresso na superfície celular.

25 Fig Ags que se ligam às moléculas de MHC de classe II são degradados em endossomos acidificados. Em alguns casos, a fonte dos pepptídeos antigênicos pode ser bactéria ou parasitas que tenham invadido a célula para se replicar em vesiculas intra-celulares. Em alguns outros casos, tal como ilustrado neste slide, os microrganimos ou proteínas estranhas podem ser capturadas pelos fagócitos e direcionados para a fusão com os lisossomos para degradação, ou são endocitados por outras células apresentadoras de Ag. Após a fusão com os lisossomos, o ph das vesiculas (endossomos) contendo os patógenos endocitados se reduz progressivamente, sendo ativadas proteases que residem dentro do endossomo para degradar o material endocitado. Em algum ponto em sua via de expressão na superfície celular, moléculas recém-sintetizadas de MHC de classe II entram nos endossomes e se ligam com os fragmentos peptídicos dos patógenos, transportando estes peptídeos para a superfície celular.

26 Fig. As moléculas de MHC de classe II associadas com as cadeias invariantes retarda a ligação com peptídeos e direciona tais moléculas para dentro dos endosomes. As cadeias invariantes (Ii) se juntam com as moléculas recém-sintetizadas de MHC de classe II no retículo endoplasmático, impedindo as moléculas do MHC de classe II de se ligarem com peptídeos intracelulares e com proteínas parcialmente dobradas presentes no lumen do RE. As cadeias invariantes direciona o transporte das moléculas do MHC de Classe II para o complexo de Golgi e para os endossomosacidificados contendo peptídeos antigênicos de bactérias residentes ou de proteínas extracelulares endocitadas. Nesse ponto, as cadeias invaraintes são clivadas e as moléculas de MHC de classe II se liga com o peptídeo antigênico e é transportada para a superfície celular. Model structure courtesy of P Cresswell.

27 Estrutura Geral das Moléculas de MHC de classe I α2 α3 α1 β2m Cadeia α de 43kDa codificada pelo MHC Cadeia α está ancorada na membrana celular Peptídeo antigênico presente em uma fenda formada por um par de α- hélices no assoalho β - folhas anti-paralelas β2-microglobulin, tem 12kDa, não codificada pelo MHC não- tem parte transmembrana, não covalentemente ligada a cadeiaα Os domínios α3 & β2m apresentam homologia estrutural e na Sequência de aminoácidos com os domínios C de Igs SUPERFAMILIA - GENE de Ig crah1@le.ac.uk Slide 13/54

28 Estrutura Geral das Moléculas de MHC de classe II β1 β2 α1 α2 Cadeia α com 34kDa e cadeia β com 29 kda codificadas pelo MHC-II As cadeias α e β estão ancoradas na membrana celular Não há β2-microglobulina Peptídeo antigênico presente em uma fenda formada por um par α-helices no assoalho de estruturas em β-folha anti-paralela Os domínios α2 e β2 apresentam homologia estrutural e na Sequência de aminoácidos com os domínios de Ig SUPERFAMÍLIA GENE Ig crah1@le.ac.uk Slide 16/54

29 Cleft geometry α-chain α-chain Peptide β2-m Peptide β-chain MHC class I accommodate peptides of 8-10 amino acids MHC class II accommodate peptides of >13 amino acids crah1@le.ac.uk Slide 19/54

30 Fig Allelic variation occurs at specific sites within the MHC molecules. Variability plots of the MHC molecules show that the variation arising from polymorphism in the MHC molecules is restricted to the amino-terminal domains (α1 and α2 domains of class I and predominantly the β1 domain of MHC class II molecules), the domains that form the peptide-binding cleft. Moreover, allelic variability is clustered in specific sites within the amino-terminal domains, lying in positions that line the peptide-binding cleft, either on the floor of the groove or directed inwards from the walls.

31 Moléculas de MHC são alvos para a MHC Evasão molecules das are Respostas targets for Imunes immune pelos evasion by pathogens Patógenos As cels. T cells T somente can only são be ativadas activated pela by interaction interação between entre o TCR the antigen e o peptídeo antigênico receptor apresentado and peptide por antigen uma molécula in an MHC do molecule MHC. Sem Without as cels T dificilmente cells there can se desenvolvem be no effective respostas immune imunes response totalmente efetivas. There is strong selective pressure on pathogens to evade the Há uma immune forte response pressão seletiva sobre os patógenos no sentido de eles conseguirem The MHC se evadir has evolved das respostas two strategies imunes. to prevent evasion by pathogens O MHC tem evoluído por meio de 2 estratégias para impedir esse mecanismo More de evasão than one feito type pelos of patógenos. MHC molecule in each individual Mais de Extensive um tipo de differences molécula in de MHC MHC molecules em cada between indivíduo. individuals Grandes diferenças nas moléculas de MHC entre os indivíduos. crah1@le.ac.uk Slide 31/54

32 Bases Moleculares basis dos of Tipos MHC de types MHC and e suas variants Variantes Poligenismo POLYGENISM Vários genes MHC Several de MHC classe class I e de I and classe II II para genes codificar diferentes tipos encoding de moléculas different de types MHC of com MHC uma molecule grande variedade de especificidades with a range para combinação of peptide-binding com peptídeos specificities. antigênicos Polimorfismo POLYMORPHISM Variação > 1% Variation em um >1% único at locus a single gênico genetic em locus uma população in a de indivíduos. Os genes do population MHC são of os individuals genes mais polimórficos que se conhece. MHC genes are the most polymorphic known Os The tipos type de and moléculas variant MHC de MHC molecules não variam do not durante vary in the a vida lifetime de um of the indivíduo. individual A diversidade The diversity nas in moléculas MHC molecules de MHC exists existe at ao the nível population de uma level população. This sharply Essa contrast é uma diversity diferença in marcante T and B cell com antigen relação receptors aos receptores which de linfócitos T e B (BCR exists e TCR)que within the existe individual dentro de cada indivíduo. crah1@le. ac.uk Slide 37/54

33 Polymorphism in the MHC Variation >1% at a single genetic locus in a population of individuals Each polymorphic variant is called an allele In the human population, over 1,200 MHC alleles have been identified No of polymorphisms Class I Class II 657 alleles 492 alleles A B C α β α β α β DR DP DQ Data from July 2000 crah1@le.ac.uk Slide 43/54

34 Allelic polymorphism is concentrated in the peptide antigen binding site Class I α2 α3 α1 β2m β1 β2 α1 α2 Class II (HLA-DR) Polymorphism in the MHC affects peptide antigen binding Allelic variants may differ by 20 amino acids crah1@le.ac.uk Slide 44/54

35 Polymorphism in the MHC affects peptide antigen binding MHC allele A MHC allele B Changes in the pockets, walls and floor of the peptide binding cleft alter peptide MHC interactions and determine which peptides bind. S Y I P S A K I R G Y V Y Q Q L MHC allele A MHC allele B Products of different MHC alleles bind a different repertoire of peptides crah1@le.ac.uk Slide 46/54

36 Diversity of MHC molecules in the individual DP DQ DR β α β α β1 α B C A Polygeny HAPLOTYPE 1 DP DQ DR β α β α β1 α B C A Variant alleles polymorphism HAPLOTYPE 2 DP DQ DR β α β α β1 α B C A Additional set of variant alleles on second chromosome MHC molecules are CODOMINANTLY expressed Two of each of the six types of MHC molecule are expressed Genes in the MHC are tightly LINKED and usually inherited in a group The combination of alleles on a chromosome is an MHC HAPLOTYPE crah1@le.ac.uk Slide 49/54

37 Summary: RESUMO A rejeição a transplantes ocorre como resultado de respostas imunes anti- MHC. Transplant rejection occurs as a result of anti MHC immune responses O MHC foi descoberto em experimentos com linhagens isogênicas de The MHC was discovered using inbred strains of mice camundongos. T cells recognise antigens in the context of MHC molecules As Cels. T reconhecem antígenos no contexto das moléculas do MHC. MHC molecules bind to peptide antigens As moléculas de MHC se ligam a antígenos peptídicos. The structure of MHC molecules is directly related to their function in antigen presentation A estrutura das moléculas de MHC está diretamente relacionada a suas funções na apresentação de antígenos. Polymorphism and polygenism in the MHC protects the population from pathogens evading the immune system Polimorfismo e poligenismo nos genes e moléculas do MHC garante uma maior capacidade de resistência / sobrevivência entre a população de organismos hospedeiros contra os mecanismos de virulência ou de evasão dos patógenos. crah1@le.ac.uk Slide 53/54