TEMA 6 MHC Y PresentaciÓn DE AntÍgenos PDF

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impartido por Javier Capilla...

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INMUNOLOGÍA TEMA 6 MHC Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS

TEMA 6 MHC Y PRESENTACIÓN DE ANTÍGENOS MHC Es su nombre general, major histocompatibility complex. Tiene muchos otros nombres como HLA (MHC humano), BLA (MHC bovino), etc. Proviene de la investigación de trasplante de órganos, y se vio que era uno de los causantes del rechazo. El receptor da respuesta inmune al órgano nuevo. Dos clases funcionales: 1) CLASE 1: lo presentan todas las células nucleares. 2) CLASE 2: sobretodo las células presentadoras de antígeno: fagocitos, macrófagos, células dendríticas, linfocitos B… otros solo lo pueden hacer cuando se les induce con condiciones de infección y presencia de citocinas, como los fibroblastos. Características: -

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Las dos clases presentan solo una región de unión al péptido, y lo tienen en una estructura de hendidura, en la que se encarga el antígeno que tiene que ser presentado. Por tanto cada MHC presenta solo un péptido, pero no tiene porque ser siempre el mismo. La unión es débil (no covalente), interacción saturable, Kd muy lenta, está mucho tiempo unido. Las molécilas de MHC no discriminan entre péptidos propios y no propios.

MHC-I MHC-1 tiene cadena alfa con tres dominios, una cadena variable, péptido constante (beta 2 microglobulina). El reconocimiento del péptido es por alfa 1 y alfa 2. Peptide binding Groove de © es la hendidura donde se unirá el antígeno. La hendidura es de tipo cerrada, donde unen péptidos con una docena de aa como mucho (8-10), fragmentos peptídicos muy pequeños. Y recordemos que el MHC-I de tipo intracelular, y reconocía los linfocitos citolíticos CD8. El hecho de que solo reconozca eso, es debido al dominio alfa 3, una vez que se reconocen y se unen, interactúa a la vez con el péptido. Los CD4 que reconocen el MHC-II no tienen la capacidad de unirse a alfa 3 y por eso nunca se unirá a MHC-I, y solo lo hará CD8. Alfa transmembranal (42-47 KDa) con dominios alfa1, alfa2 i alfa3 beta 2-m extracelular alfa 3 es el lugar de unión a CD8 1

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MHC-II MHC-II, una cadena alfa con dos dominios: alfa 1 y alfa 2, y una cadena beta con dos dominios: beta 1 y beta 2. Tienen mucha similitud entre ambas MHC, y es que la hendidura la forman beta 2 y alfa 1. Si miramos la estructura, vemos que también tiene estructura de laminas y beta, pero aquí la hendidura está ABIERTA (30aa), cosa que permite la unión de péptidos mucho más grandes. El CD4 reconoce alfa 2. α dominios α 1 i α 2 (35 KDa) ß dominios ß1 i ß2 (28 KDa) ß2 es el lugar de unión a CD4 La hendidura en 3D, tiene regiones muy variables, ya que los MHC tienen que ser muy variables para captar muchos péptidos diferentes. Pero concretamente, hay unas regiones altamente variables, y están tanto en las cadenas alfa como en las betas, en unas posiciones concretas: pockets (bolsillitos). Ahí encontramos aa muy polimórficos, nos recuerda a CDR. Lugar físico que interactúa con el péptido que tiene que reconocer.

INTERACCIÓN MHC-Ag Lo interesante es que no se reconocen aa concretos, sino motivos o aa equivalentes en ciertas posiciones. No son muy restrictivos, permiten en un mismo pocket la unión de diferentes aa, aunque estos aa, tienen que ser parecidos estructuralmente para poder encajar.

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Las interacciones se dan tanto en alfa como en beta. Diapositivas 8 9 10 11 12, son fotos para que nos imaginemos como es y como encajan.

TCR: receptor de linfocito T, que dominios y sabe a que MHC unirse.

reconoce los

La parte de TCR reconoce al antígeno, pero además tiene que reconocer a CD4 o CD8. TCR reconoce al antígeno unido a MHC y a MHC solo. El co-receptor CD8 (presente en linfocitos T y CTL) reconoce el dominio α3 de MHC-I. El co-receptor CD4 (presente en Th) reconoce el dominio ß2 de MHC-II. PRESENTACION DE AG

MHC-I MHC-I: El sistema lo que hace es presentar péptidos que sintetiza la células (péptidos propias normales, anormales, o exógenos). Estamos dentro del citoplasma. Para que haya presentación se necesitan los siguientes pasos: 1) Degradación proteolítica: antes de que haya presentación, las proteínas víricas, patogénicas, anómalas… se tienen que poder hidrolizar. “No todos los antígenos son inmunógenos”, ahora ya sabemos porque, si no se puede degradar, no se puede presentar.

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2) Transporte de péptidos al RE: veremos que hay un sistema que lleva a los fragmentos generados al RE, ya que es allí donde se sintetizan MHC-I. allí están MHC-I de forma transmembranal. 3) Ensamblaje MHC-péptido: todos los péptidos que se translocan al RE, se tienen que poner en MHC-I, tiene que haber un reconocimiento especifico. 4) Expresión en superficie del complejo: está todo unido en el RE, pero tenemos que sacarlo a la MP, para que los CD8 decidan si es propio o no. Si algunos virus inhiben este sistema tenemos los NK. DEGRADACION PROTEOTLITICA Las ubiquitinas marcan para degradar. Participan 3 enzimas que la cargan y la llevan al proteosoma para degradar. Una vez estas proteínas están marcadas, se degradan. Lligació (E3, Ub lligasa) Conjugació (E2, Ub conjugating) Activació (E1, Ub activating)

PROTEOSOMA Gran importancia en el sistema inmune. Está formado por péptidos alfa y beta, que son anillos heptaméricos de proteínas alfa y proteínas beta, que se ensamblan generando el proteosoma 20S (elemento base), formado por parte central + 2 anillos de proteínas beta + en los polos hay proteínas alfa. A partir de aquí se pueden generar dos unidades funcionales: superior degrada, proteosoma activado por PA28, degrada las proteínas que son ubiquitinadas, degrada de forma constitutiva. En el inferior de une PA700, aquí el proteosoma degrada proteína sí ubiquitinadas. El pA700 interactúa con la proteína ubiquitinada y fuerza la entrada de la proteína hacia el anillo central. La parte alfa tiene actividad cambia la conformación, y la beta es la que degrada. INMUNOPROTEOSOMA 4

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Los cortes que hace el proteosoma vienen dados por la estructura de la proteína, y las subunidades beta. En situaciones de inflamación o donde hay una activación del SI, lo que sucede a nivel genético es que cambia la expresión de las proteínas, y la parte beta son sustituidas por unas beta alternativas. De forma natural la célula esciende las beta normales cuando hay inflamación, para poder poner las beta alternativas, de forma que procesa la proteína de forma diferente, y forma el INMUNOPROTEOSOMA, genes LMP (inducidos por interferón gamma). INMUNOPROTEOSOMA: beta alternativo codificado por LMP PROTEOSOMA CONSTITUTIVO: beta normales Vemos en los círculos inferiores, como hacen péptidos diferentes, a excepción de los biespecificos, el corte común en las dos beta. Estos péptidos serán los que se presentaran en la MP por el MHC-I. FUNCIÓN DEL MHC-I HC sería como la cadena alfa, y la B2m son la parte constante. Se necesitan proteínas carabinas, acompañantes, para facilitar el plegamiento de la cadena alfa en el caso de la I, y su estabilización con B2m. Las proteínas se acoplan, y dan estabilidad. Transporte de proteínas al RE: Hay poros con proteínas TAP, y los péptidos generados pasan así del citosol al lumen del RE. Nos interesa tener MHC-I en la entrada para recoger los péptidos que entran, la tapasina lo hace, lo mantiene al lado del poro, para que la entrar ya interaccione con ellos. MHC es sintetitza a RE. Tapasina uneix no covalentment MHC-I i el transportador TAP. Calreticulina i calnexina participen en el plegament de la cadena α del MHC Ensamblaje y expresión de MHC-péptido. Una vez se han introducido los péptidos citosólicos, el que tenga afinidad se une a MHC, y a través de una vesícula de exocitosis, el MHC con el péptido cargado, se expone a superficie

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celular. Así es como la célula presenta antígenos. INF y TFN aumentan la expresión de MHC-I.

MHC-II PRESENTACION AG MHC-II Ahora péptidos fuera de la célula. 1) 2) 3) 4) 5)

Captación antígenos extracelulares. Procesarlos, hidrolizarlos para hacerlos pequeños (en fagolisosoma). Transporte del fagolisosoma hacia el MHC-II. Asociación MHC-péptidos procesados Expresión en la superficie celular de CPA

Ahora se explicarán los dos primeros puntos del procedimiento: CAPTACIÓN DE ANTÍGENOS EXTRACELULARES. Células CPA: presentadoras de antígenos. Estas de forma basal, por defecto, presentan antígenos que van captando, aunque no son las únicas, otras inducidas por interferón también lo pueden hacer, como las células endoteliales. CPA pertenecen tanto a la respuesta inmunitaria innata como adaptativa. DC i M: células dendríticas y macrófagos, captan por PRR Linfocitos B, captan por su receptor BCR, receptor mucho más especifico. El lisosoma acaba degradando lo captado. Las células endoteliales lo son únicamente cuando son inducidas por IFN. ASOCIACIÓN MHC-II-PÉPTIDOS PROCESADOS. Se sintetizan MHC-II se hacen en el RE, los vemos anclados a la membrana del RE. Durante el proceso, esto es muy inestable, necesita la cadena peptídica Li. Interactúa con cadenas alfa y beta para mantenerlo todo estable. En el caso de MHC I eran las carabinas. A través de la vía exocítica, las vesículas que contienen el MHC-II son desviadas y se fusionan con el lisosoma. En golgi, cadena Li tapa la hendidura de golgi, así no entran los péptidos citolíticos. Una parte de la cadena Li se hidroliza, y queda la porción que tapa la hendidura, se llama “Clip”. Los MHC ayudadores, quitan el clip, se fusiona 6

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con la vesícula exocítica, se une el antígeno, y sale por ahí el MHC que ya estará cerca de la membrana y saldrá al exterior. Li tiene que tapar hendidura hasta que salga como mínimo del RE. El contacto entre MHC-II con el péptido antígeno se produce con la fusión de las vesículas, antes de salir al exterior.

Hay otro esquema más grande en 23/41. INMUNODOMINANCIA DEL PEPTIDO Al ser antígeno grande, genera muchos péptidos. Las células cuando van captando antígenos y fragmentos que se generan, hay unos péptidos que son inmunodominantes, que son más afines a los que se están presentando, y se ponen ellos. Será el que active a la mayor parte de los linfocitos helper (en el caso de MHC-II), y los citolíticos en el MHC-I. Esto importante en preparación de una vacuna. No podemos coger cualquier péptido para meter en la vacuna, cogeremos el más inmunógeno.

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PRESENTACIÓN CRUZADA DE AG Dentro de la célula, a veces los extracelulares se presentan en MHC-II, y extracelular en MHC-I, no es lo más habitual. Es cuando se salen de los endosomas, o por autofagia, en la que la célula incluye en una vesícula las cosas extracelular, y claro ahí las proteínas citosólicas, lo interpretan como que está dentro, y lo presenta MHC-I aunque venga de fuera. Evidentemente, esto no es aleatorio, y lo que predomina, es el caso normal. Esto es para que veamos que no es 100% siempre así.

RESUMEN MHC-I, cuando Tc lo reconoce, mata la célula. MHC-II, ¿qué respuesta habrá después de ser reconocido por linfocito B? Básicamente la respuesta inmune para CD4 se desarrolla por dos caminos: o da respuesta humoral (producción de anticuerpos) o respuesta celular (activará de forma adaptativa los macrófagos). ¿Como toma la decisión el linfocito T? Mediante secreción de citocinas.

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GENES MHC Organización génica del MHC. MHC-I y II humanos están los dos en el cromosoma 6. E l gen β2 –m está en el cromosoma 15, y expresa codominancia con los del 6. Los genes de clase I hay 3 genes: A, B, C: tres cadenas alfa.

Los de clase II están en los locus DP (cadena B per la beta y A para la alfa), DQ (lo mismo), y en DR (1 alfa y 4 betas).

Y hay unos genes que son de clase III, no hay ninguna molécula presentadora de antígenos, pero si tenemos genes envueltos en respuesta inmune y en presentación de antígenos, como proteínas del complemento, TNF, LMP del proteosoma…

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HLA CLASE I Solo 1 cadena alfa, hay tan poca variabilidad que nos sirve de control. Moléculas MHC tipo I no clásicas: acompañantes. Hay de tres tipos: A, B, C. Els gens no-clàssics codifiquen per proteïnes homòlogues a MHC i relacionades amb la presentació d’Ag.

HLA CLASSE II Vemos las alfas y beta, los oscuros son los clásicos. Azul claro, no clásico, DM, ayudaba a sacar cadena Li. TAPBD: juntaba MHC-I con el poro. Existeixen 3 regions que codifiquen HLA-II: HLA-DP, HLA-DQ i HLA-DR Cadenes α: HLA-DPα, HLA-DQα , HLA-DRα Cadenes β: HLA-DPβ, HLA-DQβ, HLA-DRβ

Otras proteínas relacionadas, colaboradoras en la presentación de antígenos: -

TAP (transported Associated Protein) Prot. del proteosoma (gens LMP)

Hay proteínas como Proteïnes del Complement, algunes protïnes HSP y TNF, que están en el mismo loci que MHC. EXPRESION MHC

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Polimórficos, expresados en diferentes alelos; se expresan de manera poligénica, se expresan muchos genes a la vez para codificar una misma proteína, se sobreexpresan todos, codominancia. El polimorfismo y la poligenia contribuyen a la diversidad del MHC expresado por un individuo. El alto polimorfismo de los loci clásicos del MHC asegura una diversidad en la expresión del gen MHC en la población como un todo. Sin embargo, no importa cuán polimórfico sea un gen, ningún individuo puede expresar más de dos alelos en un solo locus genético. La poligenia, la presencia de varios genes relacionados diferentes con funciones similares, asegura que cada individuo produzca una cantidad de diferentes moléculas MHC. El polimorfismo y la poligenia se combinan para producir la diversidad de moléculas de MHC observadas tanto en un individuo como en la población en general. Cada materno y paterno tiene los tres isotipos, a b y c, por lo tanto tenemos 6 posibilidades. En MHC-II también 6. ¿Si todos se expresan a la vez donde está la variabilidad? Son muy polimórficos, entre individuos, son muy diferentes las cadenas alfas, eso nos hace ver que el MHC-I no está orientado a proteger a individuo, protege a la población. EN IG LA VARIABILIDAD ESTABA EN EL IG, PARA PROTEGER AL INDIVUDO, AQUÍ ESTA EN EL MHC PARA PROTEGER A LA POBLACION. POLIMORFISME DEL MHC grafica evolución Vemos como evoluciona en los últimos 35 años los alelos diferentes de la población. No de forma aleatoria, sino por áreas geográficas (hay un mapamundi en unas diapos más adelante). MHC-II mucho mayor que MHC-I. La protección a la población es que un mismo virus, muchos lo podrán tratar, peor muchos otros no. Hace que haya selección natural.

La conversión génica puede crear nuevos alelos copiando secuencias de un gen MHC a otro.

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Las secuencias se pueden transferir de un gen a un gen similar pero diferente mediante un proceso conocido como conversión de genes. Para que esto suceda, los dos genes deben estar apostados durante la meiosis. Esto puede ocurrir como una consecuencia de la desalineación de los dos cromosomas homólogos emparejados cuando hay muchas copias de genes similares dispuestos en tándem, algo así como abotonarse en el ojal incorrecto. Durante el proceso de entrecruzamiento y recombinación de ADN, una secuencia de ADN de un cromosoma a veces se copia al otro, reemplazando la secuencia original. De esta forma, varios cambios de nucleótidos pueden insertarse todos a la vez en un gen y pueden causar varios cambios simultáneos de aminoácidos entre la nueva secuencia del gen y el gen original. Debido a la similitud de los genes de MHC entre sí y su estrecha vinculación, la conversión de genes se ha producido muchas veces en la evolución de los alelos de MHC. POLIMORFISME I POLIGÈNIA ASEGURA DIVERSITAT D’MHC INDIVIDUAL PERÒ SOBRETOT POBLACIONAL EXPRESIÓN CODOMINANTE ALELOS MATERNOS Y PATERNOS

MHC Y ENFERMEDADES Relación HLA y desarrollo de muchas intolerancias, como el gluten, ya que los individuos que tienen unos ciertos MHC, presentan el gluten como inmunógeno. Solo algunos. Alelo b27 tiene riesgo 87% de tener spondilitis aniklosante. Así con todos.

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Si una de las proteínas que expresan, péptidos, se parece a algún péptido tuyo propio, tienes enfermedad autoinmune. Pocas probabilidades. La última diapositiva son enfermedades que solo ha leído.

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