Immunologia: processamento e presentazione dell'antigene ai linfociti T

Processamento e presentazione dell'antigene ai linfociti T

IMMUNOLOGIA 25/05/2023
Sbobinatore: Paola Ricciardi
Revisore: Dario Timineri

Ieri abbiamo fatto un volo pindarico sui linfociti B e T, come si organizzano i geni, come la maturazione è
molto legata al riarrangiamento genico e poi abbiamo visto le caratteristiche peculiari delle molecole
MHC. Oggi continuiamo questa linea di pensiero perché le molecole MHC sono le protagoniste del
processamento dell'antigene, che consiste appunto nella sua presentazione.

La protezione dipendente dai linfociti T dipende dalla loro capacità di riconoscere le cellule che
trasportano patogeni o che hanno internalizzato i patogeni o i loro prodotti. Per fare questo
riconoscimento devono essere prodotti dei peptidi, la cui generazione implica modificazioni della proteina
originaria che prende il nome di processamento dell'antigene. Questo processamento consta di due vie:

1. Via citosolica CD8
2. Via endocitica -CD4

La differenziazione delle due vie dipende da come agiscono questi patogeni:

• VIRUS E BATTERI si replicano all'interno del citosol
• Altri PATOGENI si replicano a livello endocitico (dopo la fagocitosi, l'endocitosi o la
  macropinocitosi).

La macropinocitosi è un meccanismo specifico delle cellule dendritiche che ingloba al suo interno,
mediante la formazione di uno pseudopodo, tutto ciò che è il microambiente circostante. Questo
serve a captare quegli antigeni che non vengono riconosciuti dai recettori, come quando un virus
muta cambiando il suo envelope e quindi non può più essere riconosciuto, o come quando sono
presenti capsule batteriche le quali rappresentano un problema per i fagociti.

Dopo che questi antigeni vengono degradati nelle loro componenti principali (proteine, lipidi, nucleotidi ... )
e poi ulteriormente sezionati (soprattutto le proteine e i peptidi) ecco che avviene la presentazione del
peptide alla cellula T tramite le molecole MHC 1 e 2.

Quando si tratta della via citosolica le cellule interessate sono le CD8, quando si tratta della via
endolisosomiale saranno le CD4.

Microrganismi
citoplasmatici

Presentazione creciala
di antigeni esogeni

Microrganismi
intracellulari

Microrganismi e tossine
oxtracellulari

O
quelsinci celia
macrolago
colkılı B

Degradai nel
Cloplasma

Citoplasma
(por retrotraslocazione)

Vescicole acidilcalo

Vescicole acidificato

| peptidi legano
MHC classe |

MHC classe

MHC dasse Il

MHC classe Il

Presentati ale
Celulo T CD8 offettrici

Dellde T CD8 naive

Cellule T CD4 effetrici

Cellule T CD4 effetrici

Etletto sulle celule che
presentano l'antigona

Morte cellulere

La cellula che presenta, di
solito una cellula dendritica.
ativa la cellula T CDB

Altivazione del macrofagi
che uccidono i
microrganismi

Attivazione delle cellule B
che secemono lg dirette verso
i microrganismi extracelulari

Fondamentalmente le due vie sono separate perché la via citosolica permette il caricamento del peptide
sull'MHC 1, mentre la via endolisosomiale/vescicolare sull'MHC 2.

Particolarità del processamento dell'antigene

MHC 11 # 21 e P1
FORMATO DA
21 e 22 TASCA DI ATTACCO
23 CHE SI LEGA A P1

Vi sono delle particolarità:

• la via citosolica classica prevede il caricamento del peptide tramite una degradazione delle
  proteine e la presentazione sulle molecole di MHC 1 ai CD8 effettori. L'effetto finale è la morte
  cellulare delle cellule infettate da questi patogeni citosolici.

le cellule dendriTiche
inglobano il patogeno

• Esiste però anche la possibilità che alcuni patogeni non siano riconosciuti dai recettori o non
  vengano fagocitati, ed è per questo che esiste la macropinocitosi che permette di introdurre,
  tramite delle vescicole, questi patogeni. Avviene così la formazione dei peptidi che possono essere
  retrotraslocati dalle vescicole al citosol, in quanto esistono dei meccanismi di trasporto retrogrado
  che portano alcuni peptidi dalla vescicola all'interno del citosol; ciò permette ai peptidi stessi di
  essere riconosciuti dallo stesso sistema che porta al riconoscimento delle cellule CD8 e quindi
  anche i virus che provengono dai corpi apoptotici delle cellule che sono andate in contro a morte,
  in seguito a infezione virale, posso essere riconosciute > tale processo prende il nome di
  presentazione crociata di antigeni
• La via endocitica può essere non solo macrofagica ma anche deputate all'internalizzazione dei
  patogeni nativi extracellulari da parte delle cellule B. Quindi le cellule B e i macrofagi presentano
  la stessa via di processamento e presentazione dell'antigene sulle molecole MHC 2 per attivare i
  CD4 effettori che a loro volta stimoleranno queste cellule ad attivare il macrofago (quindi
  uccidendo i microorganismi endocitati) oppure a produrre una stimolazione tale da fare attivare
  le cellule B a produrre a loro volta gli anticorpi. Queste vie di processamento sono quelle più usate.

Via citosolica e ruolo del proteasoma

CDR
Vediamo in prima battuta la via citosolica. Questa parte
dal fatto che i virus in particolare si trovano nel citosol, sia
nella fase di infezione che nella fase di uscita dalla cellula.
Allora ci si è chiesti come una proteina citosolica potesse
essere riconosciuta come "non self" e caricata sull'MHC 1.
Poi si è compreso che il proteasoma gioca un ruolo
fondamentale nel taglio delle proteine in peptidi.

Il proteosoma è formato da 4 subunità, impilate nel centro
(dove c'è la proteina che viene poi clivata) ed è coperta ai
due lati da dei LID (sorta di coperchi) che sono i 19S.

Proteasoma

Immunoproteasoma

PA28c PA280
Complesso
regolatorio
115

19S

a5
3
Q6
26
u2
a2
a7
06
06

INFO
81
20S
12

IFNy
LMPZLMP7
az
27
La7
a6

195

Quando
il processamento dell'antigene avviene in
presenza di virus vengono prodotti degli interferoni, in
particolare l'interferone y, il quale insieme al TNFa, fanno cambiare la specificità di riconoscimento della
proteina. Per cui alcune subinità vengono sostituite per creare l'immunoproteasoma, in cui ci sono le due
proteine LMP2 e LMP7 nell'ambito del sito di clivaggio delle proteine e poi il complesso regolatorio
costituito da PA28a, PA28ß e MECL1. Insomma, cambia la specificità e la proprietà di clivaggio. In pratica
vengono prodotti dei peptidi lunghi tanto quanto devono essere utili per il caricamento sulle molecole
MHC 1. Fondamentalmente i peptidi lunghi devono essere tra i 7 e i 9 amminoacidi.

Trasporto dei peptidi nel RER

Diagramma schematico di TAP
Lume del RE

TAP1
TAP2
membrana del RE
dominio idrofobico
di transmembrana

Citoplasma
dominio delle
cassette leganti
l'ATP (ABC)

Quando vengono prodotti questi peptidi, che fine fanno? Vengono
trasportati nel lume del RER, perché lì ci sono le molecole MHC 1 nascenti
che appena prodotte vengono traslocate all'interno del lume.

Come fanno i peptidi ad accedere al lume del reticolo endoplasmatico? Lo
fanno tramite dei trasportatori che sono inseriti nella membrana del
reticolo endoplasmico. Queste due proteine prendono il nome di TAP1 e
TAP2 (Transporter associated With Antigen Processing) e sono parte di
una super famiglia di proteine che si chiamano ABC (ATP-binding cassette);
MECLI-
8quindi sono energicamente favorite dall'idrolisi dell'ATP che quindi serve ad aprire il canale che permette
il passaggio del peptide dal citosol (dove è stato prodotto dall'immunoproteasoma) nel lume del reticolo
endoplasmico. Queste due proteine presentano:

• Un dominio idrofobico transmembrana
• Un domino citoplasmtico che lega ATP con conseguente cambio conformazionale e formazione di
  un poro > si ha quindi il passaggio dei peptidi nel lume del RE

Inoltre, i geni TAP1 e TAP2 sono presenti all'interno del gene MHC e la loro espressione è indotta dagli
interferoni, in particolare l'interferon y.

Caricamento del peptide sulla molecola MHC 1

Nel lume ci sono delle molecole MHC 1 nascenti che non hanno ancora la conformazione definitiva per
far scivolare il peptide nella loro tasca, quindi, hanno bisogno di aiutanti, tra cui:

• la calnexina che insieme alla ß2-microglobulina incomincia a determinare la conformazione esatta
  delle proteine che formeranno la tasca cioè il dominio a1 e a2 della catena a.
• Questa struttura terziaria viene completata dal fatto che la calnexina va via e si legano la
  calreticulina e Epr57 che insieme alla ß2-microglobulina permettano la formazione corretta della
  tasca del peptide
• A questo punto la MHC1 è capace di legare il peptide ed interviene qui una nuova proteina che si
  chiama tapasina che è una specie di peptide-editing-proteine, cioè permette il caricamento del
  peptide non self sulla superficie della tasca soltanto ai peptidi che si legano con alta affinità; i vari
  peptidi si attaccano e si staccano finché la tapsina non decide qual è il peptide giusto. Ricordiamo
  i peptidi sono derivati dall'immunoproteasoma.
• In seguito al legame con il peptide, la molecola MHC 1 (con il peptide) viene trasportata prima al
  Golgi e poi sulla superficie cellulare dove, tutto questo complesso, viene presentato ai CD8 (con il
  loro TCR) e alle cellule NK; queste ultime riconoscono soprattutto la molecola MHC 1 e molto meno
  il peptide.

presentato
CD8

RER

Calreticulina
TAP
MHCI
ERPS7-
Calnexina -
-B2M
Nucleo
Citoplasma
Proteasoma
a
b
C Proteina
Antigene
d
PEPTIDE SULLA TASCA
ETAPASINA
3

Processamento dei peptidi di classe II

Abbiamo chiuso il processamento dei peptidi di classe I e possiamo trattare quelli di classe II.

Qui tutto nasce dalla via endocitica, quindi macrofagi, cellule dendritiche ed anche cellule B (quando
inglobano microbi extracellulari e proteine che vengono internalizzate nelle vescicole endocitiche, per poi
essere presentate ai linfociti CD4).

Qui i batteri intracellulari tipici sono i micobatteri (tubercolosis e leprae), ma anche la Leishmania
(protozoo) che si replica all'interno dei fagosomi dei macrofagi.

Per capire come funziona questa via dobbiamo ricordare che quando c'è un'endocitosi o una fagocitosi,
le vescicole passano attraverso vari compartimenti:

• si
  approfondano
  dalla
  superficie cellulare
• man mano che procedono in
  questi passaggi le vescicole si
  acidificano quindi il ph si
  abbassa permettendo alle
  Antigen is taken up from
  the extracellular space into
  intracellular vesicles
  In early endosomes of neutral
  pH, endosomal proteases are
  inactive
  Acidification of vesicles activates
  proteases to degrade antigen
  into peptide fragments
  Vesicles containing peptides fuse
  with vesicles containing
  MHC class Il
  Extracellular space
  Cytosol
  3 CALLE
  9
  2.
  , con P2
  9
  CALRETICULINA e
  EPR57
  FORMAZIONE PEPTIDE
  Tapasina