Dr Barbara Szkudlińska

Dr Barbara Szkudlińska

Antygeny MHC,

Receptory TCR i BCR.

Przetwarzanie i

prezentacja antygenów

Cząsteczki MHC

nazwane są tak dlatego

iż

mała różnica

w czasteczkach MHC między osobami daje odpowiedź

odrzucenia tkanki

(cząseczki MHC są

głównymi

czynnikami

określającymi czy lub nie, osoby są

zgodne tkankowo

).

Jest kilka typów czasteczek MHC a ich geny są kodowane

na krótszym ramieniu chromosomu 6.

( kodowane w obrębie genetycznego kompleksu).

Antygeny zgodności

tkankowej

Białka MHC klasy I i II

Białka MHC klasy I i II

• Klasa I

– Łańcuch alfa

• 3 domeny alfa

zewnątrzkomórkowe

• 1 przezbłonowa

hydrofobowa

• 1 hydrofilowy ogon

cytoplazmatyczny

• kodowane przez

geny MHC ( chr 6)

– Beta-2 Mikroglobulina

• 1 domena

zewnątrzkomórkowa

• Nie kodowana przez

geny MHC

• kodowana przez

geny na chromos.15

•

Klasa II

Klasa II

– Łańcuch alfa

• 2 domeny

zewnątrzkomórkowe

• 1 przezbłonowa
• 1 ogon

cytoplazmatyczny

• kodowane przez

geny MHC

– Łańcuch beta

• 2 domeny

zewnątrzkomórkowe

• 1 przezbłonowa
• 1 ogon

cytoplazmatyczny

• kodowane przez

geny MHC























pepty
d

pepty
d

MHC klasy I wiąże peptydy

8-0 aminokwasowe

Wiązane są końce peptydu

Struktura rowka

Struktura rowka

wiążącego antygen

wiążącego antygen

MHC klasy II wiąże

peptydy -0 aminokwasowe

Wiązany jest środek peptydu

2-

M

łańcuch

Peptyd

łańcuch

łańcuch

Peptyd

MHC klasy

I

+

peptyd

Rowek zawiera 6 kieszonek dla aminokwasów

kotwiczących (łancuchy boczne aminokwasów

prezentowanego antygenu wchodzace do kieszonek)

MHC klasy

II +

peptyd

Kompleks - Ag-MHC I

Lokalizacja antygenów MHC

Lokalizacja antygenów MHC

Tkanka

Tkanka

MHC klasy I

MHC klasy I

MHC

MHC

klasy II

klasy II

Limfocyty T

Limfocyty T

+++

+++

+/-

+/-

Limfocyty

Limfocyty

B

B

+++

+++

+++

+++

Makrofagi

Makrofagi

+++

+++

++

++

Inne APC

Inne APC

+++

+++

+++

+++

Komórki nabłonkowe

Komórki nabłonkowe

grasicy

grasicy

+

+

+++

+++

Neutrofile

Neutrofile

+++

+++

-

-

Hepatocyty

Hepatocyty

+

+

-

-

Nerki

Nerki

+

+

-

-

Mózg

Mózg

+

+

-

-

Erytrocyty

Erytrocyty

-

-

-

-

Aktywacja komórek powoduje wzrost poziomu ekspresji

Aktywacja komórek powoduje wzrost poziomu ekspresji

MHC

MHC

Wzór ekspresji odzwierci

Wzór ekspresji odzwierci

e

e

dla funkcję molekuł:

dla funkcję molekuł:

Klasa I wzrasta w anty – wirusowej odpowiedzi

Klasa I wzrasta w anty – wirusowej odpowiedzi

immunologicznej. Klasa II wzrasta przy aktywacji różnych

immunologicznej. Klasa II wzrasta przy aktywacji różnych

komórek układu immunologicznego

komórek układu immunologicznego

.

.

•

Główną rolą cząsteczek

Główną rolą cząsteczek

HLA jest

HLA jest

prezentowanie

prezentowanie

antygenów

antygenów

limfocytom T

limfocytom T

MHC

MHC

•

MHC kl I prezentują endogenne

MHC kl I prezentują endogenne

peptydy 8 – 9 aminokwasowe

peptydy 8 – 9 aminokwasowe

•

MHC kl II prezentują egzogenne

MHC kl II prezentują egzogenne

peptydy 0 -5 aminokwasowe.

peptydy 0 -5 aminokwasowe.

•

Peptydy endogenne prezentowane

Peptydy endogenne prezentowane

przez MHC kl I są rozpoznawane przez

przez MHC kl I są rozpoznawane przez

limfocyty T cytotoksyczne - CD8.

limfocyty T cytotoksyczne - CD8.

•

Peptydy egzogenne prezentowane

Peptydy egzogenne prezentowane

przez MHC kl II są rozpoznawane

przez MHC kl II są rozpoznawane

przez limfocyty T pomocnicze - CD4.

przez limfocyty T pomocnicze - CD4.

Prezentacja antygenu przez

Prezentacja antygenu przez

MHC

MHC

Ig

Ig

CD45

Kompleks receptora BCR

Wiązani
e
antyge
nu

 light chains ( or )

 heavy chains (5 isotypes: IgG, M,

A, D, E)

 Binding sites (Divalent)
Secreted into circulation
Binds Soluble Antigen

 Chains / (95%) or / (5%)

 Binding site (Monovalent)
Membrane Bound, Not Secreted
Binds Antigen Complexed with MHC

Zap 70

fyn

lck







V V

C C

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

H

C

L

C

L

V

L

V

L

V

H

V

H







Igg

Igg

Blk, Fyn or Lyn

Receptory dla antygenu limfocytów B i T

Receptory dla antygenu limfocytów B i T

BDC

TCR

•TCR αβ

–

występuje na 95%
limfocytów krwi
obwodowej i na
tymocytach z
ekspresją TCR

•TCR γδ

występuje w
niewielkiej ilości
na limfocytach
grasicy i
narządów
obwodowych oraz
na nabłonkach
jelita, macicy i
języka

TCR

Obecność

CD3

jest niezbędna

do ekspresji TCR na
powierzchni komórki

CD3

przekazuje sygnał

pobudzenia do wnętrza
komórki po związaniu
antygenu przez TCR

W skład kompleksu CD3

wchodzą łańcuchy
polipeptydowe (dwa ,

jeden , jeden dwa

ζ

)

=kompleks CD3

ITAM: Immunorecptor
Tyrosine-based Activation
Motifs

Kompleks CD3 związany z receptorem TCR

7:11

Interakcja TCR z MHC prezentującym
antygen

Co może rozpznawać

receptor

immunoglobulinowy

limfocyta B?

Rozpoznają bezpośrednio:
. Białka (determinanty konformacyjne i

sekwencyjne białek natywnych, ale i

białek zdenaturowanych lub

poddanych proteolizie)

.

Kwasy nukleinowe

. Polisacharydy
4. Niektóre lipidy
5. związki chemiczne (hapteny)

Co może rozpoznawać

receptor TCR limfocytów

T?

. Jedynie fragmenty białek (peptydy)

związane z cząsteczkami MHC na

powierzchni komórki

• Limfocyty T pomocnicze (Th)

rozpoznają peptydy związane z

cząsteczkami MHC kl II

– Limfocyty cytotoksyczne T (Tc)

rozpoznają peptydy związane z

cząsteczkami MHC kl I

Komórki prezentujące

antygen

• Makrofagi
• Komórki dendrytyczne
• Komórki Langerhansa
• limfocyty B

Przetwarzanie i prezentacja

antygenów

• Fragmentacja białek do peptydów
• Związanie peptydu z cząsteczką

MHC

• Transport na powierzchnię i

ekspresja na komórce

•

Różne komórkowe drogi wiązania

Różne komórkowe drogi wiązania

peptydów z cząsteczkami

peptydów z cząsteczkami

MHC kl

MHC kl

I

I

i

i

MHC kl II

MHC kl II

Szlak przetwarzania i

Szlak przetwarzania i

prezentacji antygenu zależy

prezentacji antygenu zależy

od:

od:

. Lokalizacji patogenu:

. Lokalizacji patogenu:

•

wirusy i antygeny nowotworowe w cytoplazmie -

wirusy i antygeny nowotworowe w cytoplazmie -

szlak MHC kl I, odpowiedź limfocytów Tc

szlak MHC kl I, odpowiedź limfocytów Tc

.

.

•

zewnątrzkomórkowe bakterie - szlak MHC kl. II ,

zewnątrzkomórkowe bakterie - szlak MHC kl. II ,

odpowiedź Th ,

odpowiedź Th ,

powstawanie przeciwciał

powstawanie przeciwciał

.

.

•

wewnątrzkomórkowe bakterie - szlak MHC kl. II ,

wewnątrzkomórkowe bakterie - szlak MHC kl. II ,

odpowiedź Th - komórkowa

odpowiedź Th - komórkowa

. Peptydy pochodzące z białek własnych egzo i

. Peptydy pochodzące z białek własnych egzo i

endogennych są prezentowane z MHC kl I i II.

endogennych są prezentowane z MHC kl I i II.

Restrykcja MHC

Restrykcja MHC

• LimfocytyT rozpoznają obce

antygeny związane z własnym MHC

• Limfocyty CD4 rozpoznają antygeny

prezentowane przez MHC kl II.

• Limfocyty CD8 rozpoznają antygeny

prezentowane przez MHC kl I

Szlak MHC klasy II

Endocytoza

Białka są przetwarzane

do peptydów w endosomie

lub lizosomie

Endosom

Lizosomy

Fuzja endosomu
lizosomu

retikulum endoplazmatyczne

Aparat
Golgiego

W endosomie odczepiany

jest Ii od dimeru αβ MHC

Synteza MHC kl II

3 łańcuchy: α, β i I i

α

β

I i

Peptyd wiąże się do

MHC kl II

Endosom

przedostaje

się na

powierzchnię

Peptydy z MHC- II

są prezentowane

limfocytom T CD4( helper)

Limfocyt CD4 helper

Białk

a

Y

Y

Pinocytoza

Fagocytoza

Receptor

immunoglobulinow

y mediuje

pochłanianie

Y

Pochłanianie egzogennych antygenów

Pochłanianie egzogennych antygenów

Fagocytoza mediowana
receptorem dla
dopełniacza

Y

Fagocytoza z z udziałem

receptora Fc

Mechanizmy przyswajania kierują antygeny do przedziału

lizosomalno -endosomalnego gdzie zachodzi przetwarzanie

antygenów egzogennych.

Ekspresja komleksu MHCkl II - peptyd

Ekspresja komleksu MHCkl II - peptyd

na powierzchni komórki

na powierzchni komórki

Przechodzenie na powierzchnię (t/ = 50h)

Powrót do lizosomów i degradacja

Binding of Peptide Epitopes from Exogenous Antigens to
MHC-II Molecules by a B-Lymphocyte

Szlak wiązania peptydów z

Szlak wiązania peptydów z

MHC kl I

MHC kl I

1.

Białka wirusa produkowane

przez rybosomy

komórki

Błona cytoplazmatyczna

2.Proteas

omy

degradują

białka do

peptydów

Białka MHC kl
I alfa
i beta 2
mikrogl
powstają w
rER

białka

transporteró

w peptydów

przenoszą

peptydy

do ER

Peptydy wiążą się

z kompleksem MHC-I

Peptydy z

MHC

przechodzą

do aparatu

Golgiego

Peptydy z MHC kl I

z ap. Golgiego

wędrują na powierzchnię

Peptydy są

prezentowane

przez MHC kl I

limfocytom

cytotokstczny

m CD8

Apatat Golgiego

rER

Globularne

białka

wirusowe

wir
us

Degradacja w proteasomie

Degradacja w proteasomie

Białka cytoplazmatyczne , łącznie z obcymi (wirusowe) są

wiązane z ubiquityną i degradowane

przez 28 podjednostek multikatalitycznej proteazy

The Ubiquitin-Proteasome
Pathway

Proteasomy są multikatalitycznym

kompleksem białek złożonych ~28

podjednostek

2004 Nagroda Nobla z chemii
za badania nad rolą
ubiquityny w recyklingu
białek

Degradacja białek przez
proteasomy

RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE

Cytoplazma

Peptydy antygenowe produkowane w

cytoplazmie są fizycznie oddzielone od nowo

powstających cząstek MHC kl

Nowo syntezowane czastki

MHC Kl I

Peptydy aby połączyć

się z MHC kl I, musza

dostać się do ER

Retikulum endoplazmatyczne

TA

P-

TAP-

Peptide

TAP

-

TA

P-

Peptide

TA

P-

TAP-

Peptide

TAP

-

TA

P-

Peptide

TA

P-

TAP-

Peptide

TAP

-

TA

P-

Peptide

TA

P-

TAP-

Peptide

TAP

-

TA

P-

Peptide

TA

P-

TAP-

Peptide

TAP

-

TA

P-

Peptide

Łączenie peptydu z MHC kl I

Łączenie peptydu z MHC kl I

Transportery peptydów (TAP) przenoszą peptydy opuszczające

proteasomy do ER.

Ekspresja MHC kl I

Ekspresja MHC kl I

Powrót do lizosomów i degradacja

Przechodzenie na powierzchnię komórki

Binding of Epitopes from Endogenous Antigens
to MHC- I Molecules in a Virus-Infected Cell

• Limfocyty T i B rozpoznają antygeny w różny

sposób

• Limfocyty T rozpoznają tylko przetworzone

antygeny

• W wyniku przetwarzania antygenu powstają

peptydy antygenowe

• Egzogenne antygeny przetwarzane są w lizosomach

.

• Antygeny endogenne przetwarzane są w

proteasomach

• Mechanizm przetwarzania antygenów zależy od

przedziału w którym rozmnażają się patogeny

• Przetwarzanie endogennych i egzogennych

antygenów wymaga pochłonięcia, degradacji,
utworzenia kompleksu z MHC i ekspresji na
powierzchni APC.

Podsumowanie

Podsumowanie

Prezentacja

Połączenie TCR limfocyta T z

Połączenie TCR limfocyta T z

kompleksem peptyd - MHC komórki

kompleksem peptyd - MHC komórki

APC

APC

TCR



peptyd

 MHC

Limfocyty T posiadają na powierzchni

białkowe markery – CD4 – limfocyty

pomocnicze i CD8 - limfocyty

cytotoksyczne

CD8 wchodzi w interakcję z domeną stałą

alfa 3 MHC klasy I prezentującej peptyd

antygenowy

membrane

CD4 wchodzi w interakcję z domeną

stałą beta 2 MHC klasy II prezentującej

peptyd antygenowy

membrane

Restrykcja MHC

Restrykcja MHC

• LimfocytyT rozpoznają obce

antygeny związane z własnym MHC

• Limfocyty CD4 rozpoznają antygeny

prezentowane przez MHC kl II.

• Limfocyty CD8 rozpoznają antygeny

prezentowane przez MHC kl I

Interakcja limfocytu Th z APC

LFA-3

LFA-2

LFA-1

TCR

CD4

ICAM-1 Class II

MHC

B7-1/B7-2

(CD80/CD86

CD28

IL-
IL-6
TNF-alpha
IL-
IL-5

TNF-beta
IFN-gamma
GM-CSF
IL-4

Limfocyt

Th

APC

pepty
d

Prezentacja antygenu - kostymulacja limfocytów T

APC

Sygnał 1 antygen & receptor

dla antygenu

Sygnał 2

B7 (CD80 & CD86)

CD 28

AKTYWACJA

Th

Th

Sygnał 3 -
cytokinowy

Prezentacja antygenu przez limfocyt B limfocytowi T

- kostymulowany jest limfocyt B

Y

YY

B

receptor dla antygenu limfocytaT

Ko-receptor (CD4)

CD40 Ligand (CD154)

Th

Sygnał 2 - kostymulacja
Sygnał 3 - cytokiny limf.T

CD40

MHC klassy II

i peptyd

Sygnał 1 antygen

i receptor dla antygenu

AKTYWACJA

Activation of a Naive T8-Lymphocyte by an Antigen-Presenting
Cell

Prezentacja antygenów a aktywacja

Prezentacja antygenów a aktywacja

limfocytów T

limfocytów T

Odpowiedź typu

humoralnego

Klasa II MHC

APC

Th

B

Th

B

B

Limf.B

przyłącza i

prezentuje

antygen

Th

Th

B

Th jest wstępnie

aktywowany

przez APC

Kooperacja limfocytów

B-T

Limf.B otrzymują

sygnały od limf. T

Proliferac
ja
limfocytó
w B

B

B

B

B

Komórka

plazmatyczna

Komórka

plazmatyczna

Komórka

plazmatyczna

Kom. Pamięci

B

Odpowiedź typu

komórkowego

Pre-Tc

Tc

Th

Kl I

MHC

Klasa II MHC

APC

1.Komórka z MHC kl I

prezentuje

antygen ( )

komórce pre-Tc

IFN
IL-
2

2. Komórka APC

prezentuje

antygen w

powiązaniu z

MHC kl II

komórce Th

3. Komórka Th

wytwarza cytokiny

4. Pre-Tc

różnicuje się

do

funkcjonalnych Tc

5. Tc rozpoznaje antygen w

kontekścieMHC I na

komórce docelowej

6. Kom. docelowa

jest zabijana

Antygen

konwencjonalny

αC

βC

CHO

CHO

CHO

CHO

βV

αV

α2

β2

β1

α1

CHO

CHO

CHO

αC

βC

CHO

CHO

CHO

CHO

βV

αV

α2

β2

β1

α1

CHO

CHO

CHO

MHC klasy II

Receptor TCR

Antygen

Super

antygen

Limfocyt T

Komorka APC

Superantygen

Superantygeny

Superantygeny

bakteryjne białka które stymulują nadzwyczajną

bakteryjne białka które stymulują nadzwyczajną

nieswoistą odpowiedź. Stymulują proliferację limfocytów T,

nieswoistą odpowiedź. Stymulują proliferację limfocytów T,

masywne uwalnianie cytokin , często z tragicznym

masywne uwalnianie cytokin , często z tragicznym

skutkiem dla organizmu .

skutkiem dla organizmu .

B7./

APC

IL-, IL-

IFN-

SIGNAL 

Antigen recognition & co-receptor ligation

Co-stimulation of T helper cells by

professional APC

Signal  & signal  are required for T cell clonal proliferation

and differentiation to effector cells

Processing

SIGNAL 

Cognate T-professional APC
co-stimulatory interaction

APC activation

induces B7 costimulatory

molecules on B cells

Th

CD8

Tylko sygnał 2 - brak efektu

Tylko sygnał 1 - inaktywacja - anergia klonalna limfocytów T

Class I MHC Proteins

Class II MHC Proteins