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- Receptor de Linfócitos T

- Complexo Principal de Histocompatibilidade

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

Fig. 4.27. Structure ofthe T-cell receptor.

α1

α2

β1

β2

Fig. Organização dos genes codificadores das cadeias α e βdo receptor de Cel. T.

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

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

Fig. 4.33. The outline structure of the T-cell receptor (TCR):CD3 complex.

Fig. 4.34. The outline structures of the CD4 and CD8 co-receptor molecules.

Complexo Principal de Histocompatibilidade – CPH /

MHC

© [email protected] 2000. Slide 4/54

Enxerto de pele de uma linhagem isogênica (A) é transplantadopara um camundodongo da mesma linhagem (A)

ACEITAÇÃO

REJEIÇÃO

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 queA rejeição ou aceitação é dependente da

genética de cada linhagem

Enxerto de pele de uma linhagem isogênica (B) é transplantadopara um camundodongo de uma linhagem geneticamente diferente (A)

A A

AB


6 months

A rejeição a transplantes é mediada por respostas imunes Ag-específicasCom o desenvolvimento de memória imunológica.

Base Imunológica das Reações de Rejeição de Transplantes

Rejeição primáriade enxerto de pele

≅ 10 dias

Camundongo Virgem deContanto com Enxerto Lin. B

LycTransferência de Lysdo camundongo primado

Rejeição secundáriade enxerto de pele≅ 3 dias

Rejeição primáriade enxerto de pele

≅ 10 dias


Immunogenética da Reação de Rejeição de Enxertos

Híbrido-F1(um conjunto de alelosde dos pais

A x B

Camundongos F1 (A x B) são tolerantes a enxertos de pele de A ou de B

ParentaisLinhagens

A BX

A x BACEITAÇÃO

REJEIÇÃO

A B

Enxertos de pele de animais (A x B) apresentam Ags que são reconhecidos como estranhospelas linhagens parentais (A ou B)


Major Histocompatibility Complex – MHCComplexo Principal de Histocompatibilidade

In humans the MHC is called the Human LeukocyteAntigen system – HLA

Only monozygous twins are identical at the HLA locus

The human population is extensively outbred

MHC genetics in humans is extremely complex

Em camundongos o MHC é chamado H-2

Animais (Receptor e Doador) de Linhagens identicas em H-2não desenvolvem reação de rejeição de enxertos de pele, enquanto queAnimais de Linhagens diferentes em H-2 desenvolvem reação de rejeição de enxertos de pele.


Cromossomo 17

Mapa simplificado do MHC de camundongos

α βLMP/TAP

Classe III

M

Organização similar ao MHC humano, exceto:

D L

Classe I

K

Classe I

• um gene de classe I é translocado no MHC humano

•

β α β α

Classe II

A E

• 2 pares de genes codificam moléculas de classe IIApenas um gene codificador de cadeia β do MHC de classe II


Other genes in the MHCMHC 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 CD94HLA-F function unknown

MHC Class II genesEncoding 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 genesEncoding complement proteins C4A and C4B, C2 and FACTOR B

TUMOUR NECROSIS FACTORS α AND β

Immunologically irrelevant genesGenes encoding 21-hydroxylase, RNA Helicase, Caesin kinase

Heat shock protein 70, Sialidase


Mapa simplificado da região HLA

Um máximo de 9 tipos de moléculas de MHC apresentadoras de Agpermite a interação com uma ampla gama de peptídeos antigênicos.

Classe IIIMHC Classe II

β αDP

α βLMP/TAPDM

β αDQ

αDR

β1B C A

MHC Classe I

PoligeniaCLASSE 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.

β4 β5β3

3 genes β DR ´genes adicionais em alguns indivíduos leva ao aparecimento de 3 moléculas extras de HLA-DR


Reconhecimento Ag por cels. T requer que os fragmentos peptídicos sejamapresentados pelas CPAs que expressam moléculas do MHC

YT

RespostaNão Respostade cels. T

SolúvelAg nativo

Superfície Celular

Ags peptídicos

apresentados por cels. queexpressam moléculas do MHC

Ag nativo SolúveisAgs peptídicos

Superfície Celular

Ags peptídicos na superfície celular

Não Respostade cels. T

Não Respostade cels. T

Não Respostade cels. T Cel. T

Fig. As propriedades das cels. Apresentadoras de Ag.

Fig. 4.2. Os patógenos e seus produtos podem ser encontrados ou no citosol ou no retículo endoplasmático

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 atése 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.

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 citosólicono 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.

Fig. 4.12. Ags que se ligam às moléculas de MHC de classe II são degradados em endossomosacidificados.

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.

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 invariantesdireciona 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 structurecourtesy of P Cresswell. ©


α1

α3

α2Cadeia α de 43kDa codificada pelo MHC

Estrutura Geral das Moléculas de MHC de classe I

Os domínios α3 & β2m apresentam homologia estrutural e na Sequência de aminoácidos com os domínios C de Igs

- GENE de IgSUPERFAMILIA

β2m

β2-microglobulin , tem 12kDa, não codificada pelo MHCnão- tem parte transmembrana, não covalentemente ligada

αa cadeia

Peptídeo antigênico presente em uma fenda formadapor um par de α- hélices no assoalhoβ - folhas anti-paralelas

Cadeia α está ancorada na membrana celular


β2

β1

Cadeia α com 34kDa e cadeia β com 29 kDacodificadas pelo MHC-II

α2

α1

Os domínios α2 e β2 apresentam homologia estrutural e naSequência de aminoácidos com os domínios de Ig

GENE IgSUPERFAMÍLIA

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

Estrutura Geral das Moléculas de MHC de classe II

As cadeias α e β estão ancoradas na membrana celular


MHC class I accommodatepeptides of 8-10 amino acids

Cleft geometry

MHC class II accommodatepeptides of >13 amino acids

β2-M

α-chain

Peptide

α-chain

β-chainPeptide

Fig. 4.21. 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 ofclass I and predominantly the β1 domain of MHC class II molecules), the domains that formthe peptide-binding cleft. Moreover, allelic variability is clustered in specific sites within theamino-terminal domains, lying in positions that line the peptide-binding cleft, either on thefloor of the groove or directed inwards from the walls.


MHC molecules are targets for immune evasionby pathogens

• T cells can only be activated by interaction between the antigen receptor and peptide antigen in an MHC molecule

• Without T cells there can be no effective immune response

• There is strong selective pressure on pathogens to evade the immune response

• The MHC has evolved two strategies to prevent evasion by pathogens

More than one type of MHC molecule in each individual

Extensive differences in MHC molecules between individuals

• As cels. T somente são ativadas pela interação entre o TCR e o peptídeo antigênico apresentado por uma molécula do MHC.

• Sem as cels T dificilmente se desenvolvem respostas imunes totalmente efetivas.

• Há uma forte pressão seletiva sobre os patógenos no sentido de eles conseguirem se evadir das respostas imunes.

• O MHC tem evoluído por meio de 2 estratégias para impedir esse mecanismo de evasão feito pelos patógenos.

•Mais de um tipo de molécula de MHC em cada indivíduo.

•Grandes diferenças nas moléculas de MHC entre os indivíduos.

Moléculas de MHC são alvos para a Evasão das Respostas Imunes pelos

Patógenos


Molecular basis of MHC types and variants

POLYMORPHISMVariation >1% at a single genetic locus in a

population of individualsMHC genes are the most polymorphic known

The type and variant MHC molecules do not vary in the lifetime of theindividual

The diversity in MHC molecules exists at the population levelThis sharply contrast diversity in T and B cell antigen receptors which

exists within the individual

POLYGENISMSeveral MHC class I and class II genes

encoding different types of MHC moleculewith a range of peptide-binding specificities.

Vários genes MHC de classe I e de classe II para codificar diferentes tipos de moléculas de MHC com uma grande variedade de especificidades para combinação com peptídeos antigênicos

Variação > 1% em um único locus gênico em uma população de indivíduos. Os genes do MHC são os genes mais polimórficos que se conhece.

• Os tipos de moléculas de MHC não variam durante a vida de um indivíduo.

• A diversidade nas moléculas de MHC existe ao nível de uma população. Essa é uma diferença marcante com relação aos receptores de linfócitos T e B (BCR e TCR)que existe dentro de cada indivíduo.

Poligenismo

Polimorfismo

Bases Moleculares dos Tipos de MHC e suas Variantes


Polymorphism in the MHCVariation >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

α β α β α β

2

317

19

89

20 45

DR DP DQ

Class II

381

185

91

A B C

No

ofpo

lym

orph

ism

s

Class I

Data from http://www.anthonynolan.org.uk/HIG/index.html July 2000

657 alleles 492 alleles


α1

α3

α2

β2m α2

α1

β2

β1

Allelic polymorphism is concentrated inthe peptide antigen binding site

Polymorphism in the MHC affects peptide antigen binding

Allelic variants may differ by 20 amino acids

Class II(HLA-DR)

Class I


MHC allele A MHC allele B

Polymorphism in the MHC affects peptide antigen binding

Changes in the pockets, walls and floor of the peptide binding cleft alterpeptide MHC interactions and determine which peptides bind.

Products of different MHC alleles bind a different repertoire of peptides

P S AYS I K I

R G Y YV Q Q L

MHC allele A

MHC allele B


β α β α αB C ADP DQ DR

β1

Polygeny


β1Variant allelespolymorphism

Genes in the MHC are tightly LINKED and usually inherited in a group

The combination of alleles on a chromosome is an MHC HAPLOTYPE


β1 Additional set ofvariant alleles onsecond chromosome

MHC molecules are CODOMINANTLY expressedTwo of each of the six types of MHC molecule are expressed

Diversity of MHC molecules in the individual

HAPLOTYPE 1

HAPLOTYPE 2


•Transplant rejection occurs as a result of anti MHC immune responses

•The MHC was discovered using inbred strains of mice

•T cells recognise antigens in the context of MHC molecules

•MHC molecules bind to peptide antigens

•The structure of MHC molecules is directly related to their function in antigen presentation

•Polymorphism and polygenism in the MHC protects the population frompathogens evading the immune system

Summary:• A rejeição a transplantes ocorre como resultado de respostas imunes anti-MHC.

• O MHC foi descoberto em experimentos com linhagens isogênicas de camundongos.

• As Cels. T reconhecem antígenos no contexto das moléculas do MHC.

• As moléculas de MHC se ligam a antígenos peptídicos.

•A estrutura das moléculas de MHC está diretamente relacionada a suas funções na apresentação de antígenos.

•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.

RESUMO

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