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MHC DI CLASSE 1 E 2Le cellule dendritiche vedono il microorganismo. Il macrofago lo riconosce e lo fagocita nel mentre sicuramente produce interleuchina 1 e TNF che le servono per richiamare altre cellule dal circolo sanguigno. La cellula dendritica con lo stesso meccanismo riconosce il microrganismo ma a differenza del macrofago mentre fagocita perde l’espressione di quelle molecole che la tenevano fissa alla matrice e quindi comincia a migrare in corrispondenza del linfonodo piu( vicino. Ricordiamo che il linfocita T vergine circola solo nel sistema linfatico pattugliando i linfonodi. La cellula dendritica dovra( far vedere al linfocita T vergine i prodotti della fagocitosi del microrganismo. Del resto il recettore presente sul linfocita T riconosce pochi amminoacidi. Linfociti B producono anticorpi e li mettiamo nell’immunita( specifica umorale mentre i linfociti T si recano nel luogo di entrata del microrganismo per questo fanno parte dell’immunita( specifica cellulo mediata. Il linfocita B presenta il recettore per l’antigene BCR e il T il TCR. Il linfocita B riconosce cio( per cui e( specifico così( come tale senza che nessuno l’abbia fagocitato. Il linfocita T helper o citotossico riconosce invece prodotti di degradazione del microrganismo, in particolare prodotti della fagocitosi o microbi intracellulari(virus). Prendiamo il virus dell’AIDS sulla sua superficie troviamo una molecola specifica solo per il linfocita T quindi il virus entra senza essere fagocitato poi interverranno i linfociti B. Mentre microrganismi piu( grandi saranno fagocitati e di solito sono fatti vedere al linfocita T helper. Mentre il linfocita B riconosce la molecola estranea senza che questa venga fagocitata, i linfociti T helper e citotossici riconoscono solo pezzi di microrganismo gia( processati e per questo prende il nome di cellula presentante l’antigene o APC. Il linfocita T vergine per essere attivato ha bisogno di 2 segnali: non solo il riconoscimento dell’antigene ma anche di una molecola co-stimolatoria che e( di solito indotta o prodotta dal microrganismo. Questo e( un’assicurazione al linfocita T vergine di reagire contro qualcosa che e( estraneo. Il linfocita T helper presenta la molecola CD4+ mentre i citotossici il CD8 e sono molecole che si trovano vicino al recettore. COSA SONO E COME SONO FATTE LE MHCLe molecole digerite dalla cellula dendritica dovranno essere riesposte in una tasca di un’altra molecola che chiameremo MHC(complesso maggiore di istocompatibilita( ) proprio perche7 sono state scoperte

attraverso il rigetto dei trapianti. La funzione delle molecole MHC e( quella di alloggiare proteine del microrganismo all’interno della loro struttura. Il linfocita T con il suo TCR riconoscera( sempre il complesso peptide- MHC. La funzione delle molecole MHC e( quella di presentare peptidi ai linfociti t e si dividono in due classi: quelli della classe 1 possono interagire solo con le cellule CD8+ in altre parole fanno vedere i peptidi ai linfociti T citotossici. I linfociti T helper(CD4) invece vedono il peptide cui sono specifici nel contesto della molecola MHC di classe 2. MHC di classe 1 da un punto di vista strutturale e( formata da due catene :una alfa e una piu( piccola che prende il nome di beta2 microglobulinica. Tra le due catene non ci sono legami covalenti ma comunque restano associate. Ci sono due anse: un ansa con un legame disolfuro nella catena beta 2 immunoglobulinica e una ansa nella catena alfa quindi una per catena. Quando c’e( un’ansa chiusa da un ponte disolfuro abbiamo un dominio definito immunoglobulinico(comprende circa 100 aminoacidi). La catena beta 2 microglobulinica presenta un dominio immunoglobulinico, la catena alfa della molecola MHC di classe 1 ha un dominio immunoglobulinico che chiamiamo regione alfa 3 poi ci sono altre due regioni chiamate alfa 1 e 2 che sono quelle che formano la tasca per l’alloggiamento del peptide. L’ansa alfa 3 e( quella che prende contatto con la molecola CD8 nel linfocita T citotossico. Il TCR deve riconoscere l’MHC e il peptide. Se un peptide viene caricato sulla molecola MHC di classe 1 non puo( essere riconosciuta dal linfocita T helper perche7 presenta la molecolaCD4. MHC di classe 2 e( formata da 2 catene alfa e beta diverse da quelle dell’MHC di classe 1, entrambe presentano un dominio immunoglobulinico che chiameremo dominio alfa 2 quello della catena alfa, dominio beta 2 quello della beta. La tasca del peptide viene formata dalla porzione ammino-terminale della catena beta e dalla porzione ammino-terminale della catena alfa(regioni alfa e beta 1). L’ansa immunoglobulinica della catena beta prende contatto con la molecola CD4+. Innanzitutto i topi che si utilizzano devono essere topi derivanti dall’incrocio di fratelli e sorelle fino a formare una linea geneticamente pura. Per 20 generazioni incrociando fratelli e sorelle si ottengono topi identici. I topi geneticamente identici costituiscono dei ceppi inbred. Tutti gli animali che appartengono ad un certo ceppo sono geneticamente identici ma diversi da quelli appartenenti ad altri

ceppi. Animali geneticamente identici si definiscono singenici, mentre se abbiamo delle differenze genetiche si parla di animali allogenici. L’esperimento che si faceva era quello di prendere due topi di ceppo A e fare un trapianto di pelle e questo non produceva rigetto, mentre se il trapianto veniva fatto da un topo di ceppo A ad uno di ceppo B quest’ultimo lo rigetta perche7 sono topi allogenici. Allora si pone il problema di identificare le molecole che mi determinano il rigetto del trapianto. Quindi si formarono topi congenici cioe( topi identici a quelli di ceppo A tranne che in un piccolo locus cromosomico. In questo modo e( stata identificata una regione del cromosoma 17 del topo che se cambiata produceva rigetto(LOCUS MHC). La funzione delle molecole MHC e( quella di alloggiare il peptide da far vedere al linfocita T. Il locus MHC nell’uomo e( sul cromosoma 6 ed e( chiamato LHA ed e( organizzato in 3 regioni: una regione contenente informazioni per le molecole MHC di classe 2 e ne distingui bile in 3 loci chiamati DP,DQ,DR. Poi abbiamo una regione contenente informazioni per le molecole MHC 1 e distinguibile in 3 loci A,B,C e poi una regione contenente informazione per MHC 3 che a noi non interessano. Questo vorrebbe dire presentare solamente sei diversi peptidi? No perche( i geni MHC sono co-dominanti quindi esprimiamo sia i geni del padre che della madre. Altra caratteristica di questi geni e( quella di essere polimorfi. Il polimorfismo e( una variazione della sequenza del DNA distribuita abbastanza equamente nella popolazione, mentre la mutazione e( isolata nella popolazione. Quindi nel mondo siamo molto diversi nella sequenza dei geni MHC, esistono molti alleli. Quindi abbiamo due geni uno per le molecole MHC di classe 1 uno per le MHC di classe 2 che codificano per proteine strutturalmente distinte ma anche molto simili tra loro. I geni sono tra i piu( polimorfi. Come e( fatta la tasca che alloggia il peptide? Nella molecola MHC di classe 1 la tasca e( formata dai domini alfa1 e alfa 2 la cui conformazione a beta foglietto forma il pavimento della tasca e le due conformazioni ad alfa elica ne formano il tetto e alle estremita( sono chiuse chiudendo la tasca. Questa struttura tridimensionale consente l’alloggio di peptidi che hanno lunghezza variabile tra 8 e 11 aminoacidi. Ci sono dei residui amminoacidici piu( polimorfi che determinano l’interazione con il peptide che alloggiano. Essendo queste molecole co-dominanti ogni tasca puo( alloggiare diversi peptidi, cio( aumenta la possibilita( di far vedere cose diverse al

linfocita T vergine. Il polimorfismo ha un significato biologico poiche7 se viene fuori un virus con un peptide F alcuni di noi saranno in grado immunologicamente di sconfiggerlo mentre gli altri soccomberanno. Quindi il polimorfismo mi garantisce, in caso di sviluppo di nuovi microrganismi, che ci saranno alcuni individui in grado di sopravvivere. La tasca nell’MHC di classe 2 e( formata dalle porzioni ammino-terminali della catena alfa e della beta che contribuiscono a formare una struttura a beta foglietto che mi rappresenta il pavimento della tasca e due strutture alfa elica una fatta dall’ alfa 1 e l’altra dalla beta 1 che mi fanno il tetto della tasca. Lateralmente le due alfa eliche sono aperte e posso alloggiare peptidi piu( grandi. Anche qui ci sono residui amminoacidici polimorfi responsabili della presa di contatto con il peptide. Questi sono piu( presenti nella catena beta quindi il polimorfismo e( piu( accentuato nella catena beta. Questa tasca puo( alloggiare peptidi fino a 20 aminoacidi. MODELLO HOTDOG-PIADINA: la molecola MHC di classe1 la dobbiamo immaginare come una piadina(il prosciutto non puo( fuoriuscire mentre MHC di classe 2 la dobbiamo immaginare come un HOTDOG perche7 il peptide puo( fuoriuscire. Che succede quando un linfocita T helper riconosce un MHC di classe 2 presente in una molecola APC. Il TCR riconosce il complesso peptide-MHC e abbiamo l’attivazione del linfocita T(primo segnale). Nell’uomo abbiamo dalle 10 alle 20 molecole diverse MHC di classe 2 e circa sei molecole diverse MHC di classe 1. Nell’uomo gli individui sono tutti eterozigoti per quanto riguarda l’HLA e ciascun allele ha una designazione numerica ad esempio HLA 1 O 2. Ricordiamo che gli amminoacidi del peptide responsabili dell’interazione con la tasca sono diversi da quelli responsabili dell’interazione con il TCR. DEGRADAZIONE DEI PEPTIDI NEL PROTEASOMA E ESPRESSIONE NELL’MHCLa cellula puo( fagocitare qualsiasi cosa. Prendiamo il macrofago che abbiamo detto fagocita sia profili molecolari associati al patogeno sia associati al danno. E@ vero anche che io posso degradare proteine al di fuori del fagolisosoma nel citoplasma in una struttura chiamata proteasoma. Il proteaosoma puo( discriminare tra proteina del nostro organismo o virale ad esempio? No degrada tutto se poliubiquitinato e lo tritura. I peptidi alloggiati nelle tasche degli MHC sono anche peptidi interni. Qualsiasi proteina che si trova all’interno del

citoplasma e viene degradata sara( associata poi a molecole MHC di classe 1. Fisiologicamente se c’e( una proteina non ripiegata bene questa viene degradata nel proteasoma. Ci sono degli enzimi chiamati ubiquitina ligasi che producono l’attacco di tante unita( di ubiquitina. Quindi la poliubiquitinazione e( il segnale per indirizzare la proteina al proteasoma. Il proteasoma e( formato da 4 strutture ad anello: due esterni coassiali(anelli alfa) e due interni(anelli beta). Ogni anello e( formato da 7 subunita( . Gli anelli alfa sono solo strutturali non intervengono nella degradazione. Gli anellli beta invece(alcune subunita( ) sono quelli interessati nel taglio proteolitico. Abbiamo una proteina che puo( essere sia una proteina nostra degradata sia una proteina virale che ad un certo punto viene poliubiquitinata e va nel proteasoma e da questa degradazione ne escono fuori peptidi. Adesso bisogna alloggiarli nel complesso MHC di classe 1 che sara( sintetizzato nel RER. Sul RER esistono delle proteine dette TAP situate in vicinanza del proteasoma e man mano che sono fatti i peptidi li fanno entrare nel RER. Le proteine TAP nel versante del RER sono associate ad una molecola che si chiama TAPASINA che ha grossa affinita( per le molecole MHC di classe 1 e il peptide viene alloggiato nella tasca. Ci potrebbe essere un problema e cioe( che magari il proteasoma mi fa peptidi che potrebbero entrare in quella tasca ma sono un po’ troppo lunghi e infatti nel RER esiste un enzima ERAP(proteasi del RER) che tagliuzza i peptidi se troppo lunghi in maniera tale da produrre una lunghezza adeguata per alloggiarli nella molecola MHC di classe 1. Allora ricapitoliamo: stiamo cercando di vedere come si carica il peptide nelle molecole MHC. In particolare per alloggiarlo nelle molecole MHC 1. Parliamo di proteasoma e proteine nel citoplasma, proteine che sono i normali costituenti del nostro apparato genetico o virali. Entrambe comunque se devono essere degradate vengono dapprima poliubiquitinate e poi indirizzate al proteasoma dove escono differenti peptidi di quella proteina. Questi peptidi vengono immediatamente trasferiti all’interno del RER grazie alle proteine TAP che sono una porta di sicurezza che fa entrare solo verso il RER. Le proteine TAP sono associate alla molecola TAPASINA che sequestra le molecole MHC neosintetizzate. In questo modo tramite il complesso TAP-TAPASINA-MHC di classe 1 faccio si che il peptide entrante venga alloggiato se possibile nella molecola MHC di classe 1. Ricordatevi che la molecola MHC di classe 1 con la tasca vuota e( una molecola instabile

o ci va subito un peptide oppure la vado a degradare. Se il peptide che entra trova un MHC di classe 1 che va bene si mette nella tasca e il complesso si stabilizza. Se entra un peptide un po’ troppo lungo c’e( un ulteriore sistema rappresentato dalla molecola ERAP che pensa lei a ridimensionare il peptide a 8-11 aminoacidi ,lunghezza consentita per la tasca della molecola MHC di classe 1. Per la via delle molecole MHC di classe 2 partiamo da proteine, microbi, molecole che entrano nella cellula attraverso fagocitosi. Se entrano attraverso la fagocitosi si forma il fagosoma che si unisce al lisosoma e andiamo a formare il fagolisosoma dove l’eventuale microrganismo viene ucciso e degradato in peptidi grazie all’intervento di enzimi idrolitici. Nel RER vengono assemblate le molecole MHC di classe 2 con la catena alfa e beta. Loro pero( incontreranno il peptide molto piu( avanti e quindi bisogna far qualcosa perche7 la molecola e( instabile. Quindi contemporaneamente alla sintesi delle molecole MHC di classe 2 faccio un'altra molecola chiamata catena invariante la cui porzione ammino-terminale mi tappa la tasca e stabilizza le molecole MHC di classe 2 e quindi stabilizza il complesso. La catena invariante ha un altro significato che e( quello di indirizzare i peptidi che provengono dal proteasoma che devono andare alle molecole MHC di classe 1. Allora la catena invariante ha 2 significati: stabilizza le molecole MHC di classe 2 e impedisce che erroneamente peptidi che provengano dal proteasoma si inseriscano in molecole MHC di classe 2 invece che di classe 1. A questo punto il complesso MHC di classe 2-catena invariante si dirige all’apparato del Golgi ed esce in vescicole che poi si riuniranno con il fagolisosoma tramite fusione delle vescicole stesse. Ora la catena invariante sara( tagliata da un enzima del fagolisosoma chiamato CATEPSINA S che lascia un pezzetto all’interno della tasca della molecola MHC di classe 2 chiamato CLIP. All’interno del fagolisosoma sono presenti delle molecole chiamate HLA-DM che sono simili a MHC di classe 2 ma la loro funzione e( quella di portarsi via la CLIP in quanto hanno molta affinita( per questa molecola perche7 deve incontrarsi con il peptide. Se trova un peptide che puo( alloggiare si stabilizza e con il solito sistema va in superficie altrimenti viene degradata. La clip e( l’ultima porzione della catena invariante quindi ho la clip gia( fin dall’inizio nella tasca pero( ho tutta la catena invariante quando il complesso entra nel fagolisosoma, la CATEPSINA S taglia la catena invariante lasciando solo la CLIP. Poi pero( la clip va tolta e

questa molecola HLA-DM ha una fortissima affinita( per la clip la toglie e a questo punto la molecola MHC di classe 2 e( vuota pronta ad alloggiare il peptide. Una volta alloggiato il peptide, il complesso e( stabilizzato e va in superficie altrimenti la tasca rimane vuota e la molecola verra( degradata nel proteasoma. Quindi i pezzi della molecola MHC di classe 2 eventualmente verranno inseriti in molecole MHC di classe 1. Tutto cio( che degrado alla fine lo metto in una molecola MHC o di classe 1 o 2. Sebbene la funzione sia di presentare l’antigene in realta( e( quella di presentare peptidi senza fare distinzione tra self e non-self. Tutto si risolve nella specificita( che ha il TCR che deve discriminare tra self e non-self. Qualsiasi proteina puo( essere degradata e a seconda di dove e( degradata puo( essere alloggiata su MHC di classe 1 O 2. Ora dovrebbe essere chiaro che nella tasca possono andare solo peptidi. ATTIVAZIONE DEL LINFOCITA TIn definitiva il linfocita T riconosce solo strutture proteiche. Il linfocita B con il suo BCR Puo( riconoscere invece lipidi, carboidrati, proteine e anche acidi nucleici. In altre parole se io sono in vitro e metto solo i linfociti T e il batterio non succede niente. Manca il secondo segnale poiche7 manca la cellula presentante l’antigene se ho una cellula che presenta l’antigene lui fagocita la molecola e mette nella tasca il peptide che sara( poi visto dal linfocita T. Il primo segnale e( rappresentato dal riconoscimento del complesso MHC-peptide da parte del TCR. Questo e( il primo segnale ma in un linfocita T vergine non e( sufficiente ad attivarlo deve esserci un secondo segnale rappresentato dalla coppia B7-CD28. In altre parole il linfocita T vergine oltre ad avere CD4 e TCR ha anche costitutivamente espressa la molecola CD28. La cellula dendritica che fagocita e si prepara ad esprimere l’antigene nell’ambito della molecola MHC di classe 1 o 2 contemporaneamente produce anche la molecola co-stimolatoria B7 che fornisce il secondo segnale. Se la cellula dendritica ha visto una proteina in quanto tale, non ha quindi visto niente di microbico non esprimera( B7 e il linfocita T vergine non risponde. Invece il linfocita T della memoria gli basta solo vedere se quel peptide l’ha gia( attivato una volta e sa che quello e( un peptide riferibile al microrganismo e non qualcosa di self. Quindi la molecola B7 e( una molecola inducibile nell’APC solo dopo che e( venuta in contatto con qualche componente microbica. Nelle vaccinazioni almeno nella prima iniezione non

possiamo inoculare solo una proteina batterica dobbiamo inoculare insieme a questa prodotti batterici altrimenti noi non attiviamo i linfociti T vergini e questi prodotti batterici prendono il nome di adiuvanti. Quando parlo di proteina batterica sto parlando di una proteina purificata. Prendiamo il batterio della tubercolosi noi sappiamo che all’interno del batterio c’e( una proteina alla quale il nostro sistema immunitario risponde bene. Allora non ci conviene iniettare tutto il microbo in quanto tale anche se ucciso perche7 questi microbi non sempre vengono uccisi e soprattutto sui bambini potremmo fare dei danni. Con l’avvento della biologia molecolare possiamo farci qualsiasi proteina umana o batterica in casa quindi si prende la proteina che da sola non puo( replicarsi pero( da sola non stimola il sistema immunitario devo iniettare anche una sostanza adiuvante ad esempio pezzi di una parete batterica perche7 questi inducono l’espressione di B7 necessaria per attivare il linfocita T vergine. Al richiamo non ho piu( bisogno dell’adiuvante perche7 basta il primo segnale. Il linfocita T helper e( il principale organizzatore cioe( la prima cellula che viene attivata poi in base a quello che lui vede si differenziera( e se e( entrato un virus attivera( i linfociti citotossici, se e( entrato un elminta (verme) deve attivare i linfociti B i mastociti e gli eosinofili, se e( entrato un microbo deve attivare sia i linfociti B sia i macrofagi. Quindi se non ho il prodotto di origine batterica(pezzi di parete cellulare) io non avro( l’attivazione del linfocita T perche7 CD28 non riconosce niente, vedro( il peptide ma non ho l’induzione di B7 se invece ho un coadiuvante quindi la cellula APC esprime B7 io avro( l’attivazione perche7 vedo entrambi i segnali e a quel punto il linfocita T comincia a dividersi attivamente. Allora ritorniamo alle cellule dendritiche che abbiamo detto essere loro ad attivare i linfociti T naive e le suddividiamo in sottopopolazioni : le piu( diffuse sono le cellule di langherans che ritroviamo soprattutto a livello degli epiteli ma comunque abbiamo altre cellule dendritiche nel derma o chiamiamole anche DC. Altra popolazione di cellule dendritiche sono quelle plasmacitoiche che sono quelle coinvolte piu( avanti non tanto nella presentazione dell’antigene ma nella produzione di interferone di tipo 1 importanti per la risposta antivirale. La funzione della cellula dendritica convenzionale fondamentalmente e( quella d...