Immunologia

PROCESSAZIONE DELL’AG E POSIZIONAMENTO

DEL PEPTIDE SULL’MHC

MHC di classe I

Su MHC I sono montati peptidi endogeni. La prima tappa del processo è la processazione

dell’antigene, ovvero il taglio della proteina in frammenti di 7,8 aa che verrano poi montati sull’MHC.

Tale processo di digestione avviene ad opera del proteasoma, un complesso miultiproteico di notevoli

dimensioni presente nel citosol. E’ formato da 28 subunità, disposte in 4 anelli sovrapposti di 7

subunità ciascuno, a formare una struttura cilindrica aperta alle estremità. Il taglio avviene con un

meccanismo catalico non ben noto, in maniera apparentemente casuale (non ci sono cioè siti di

taglio preferenziali). La digestione genera frammenti di lunghezza e caratteristiche variabili.

I peptidi sono poi legati da due proteine, dette TAP 1 e TAP2. Queste sono poste sulla membrana

del reticolo endoplasmatico e pompano attivamente i peptidi all’interno del lume, con contemporaneo

consumo di ATP.

La siglia TAP sta per Trasportatore Associato alla Processazione dell’Antigene. Anche TAP 1 e 2

Presentano diverse varianti alleliche, i loro geni mappano nella regione MHC, fra DM e DR, assieme

ad altri geni detti LMP (che codificano per alcune subunità del proteasoma).

TAP 1 e 2 si associano a formare un eterodimero transmenbrana; presentano un dominio citosolico

che lega e idrolizza ATP.

Nel lume del reticolo sono presenti le molecole MHC neosintetizzate, che vengono mantenute in

conformazione (parzialmente) folded da chaperonine specifiche, in particolare dalla calnexina.

β α

Una seconda chaperonina, la calreticulina, aiuta l’associazione della M alla catena dell’MHC,

2

e mantiene ancora inconformazione parzialmente folded l’MHC. A questo punto avviene l’attacco

del peptide, grazie all’intervento di un’altra proteina, la tapasina, che permette il trasporto del

peptide dal canale formato da TAP1/2 alla tasca dell’MHC.

IL COMPLESSO MAGGIORE DI ISTOCOMPATIBILITÀ (MHC) - 5/7

MHC di classe II

La prima tappa del processo di consiste nell’endocitosi dell’Antigene, che viene poi degradato

all’interno di vescicole acidificate. Alla fine della degradazione si ha una situazioni per cui inogni

vescicola c’è un solo peptide. La molecola di MHC II viene nel frattempo sintetizzata e mantenuta

stabile nella conformazione folded all’interno del reticolo endoplasmatico, analogamente e quanto

visto per l’MHC I. Inizialmente l’MHC II viene legato dalla calnexina, che poi lo cede alla cosidetta

catena invariante, la quale lega l’MHC II e occupa con una sua porzione anche la tasca di legame

del peptide. L’ntervento della catepsina L provoca il taglio della catena invariante, che viene così

distaccata dall’MHC II Solo la parte che occupava la tasca rimane legata all’MHC; tale frammmento

è denominato CLIP (peptide associato alla catena invariante di classe II).

Quando la vescicola acidificata e quella contenente l’MHC II/CLIP si fondono, l’ HLA DM (una

forma scarsamente polimorfica di MHC II capace di legare sono alcuni tipi di peptidi, caratterizzato

da un’alta affinità per il CLIP) strappa questo peptide all’MHC II e permette l’associazione di

quest’ultima col peptide proveniente dalla vascicola acidificata. A questo punto la struttura matura

è esposta in superficie.

Esistono infine forme particolari di molecole HLA specializzate in particolari ruoli. Ad

esempio:

MHC classe I B

Ancora poco conosciute. Si sa che si associano anch’esse con b2M, sono caratterizzate da scarso

polimorfismo, e sono in numero variabile sia a livello interspecifico che interspecifico. La forma

H2M3 nel topo è caratterizzato dalla capacita di legare peptidi N-formilati (cioè con N formil

metionina in N terminale, caratteristica questa esclusiva delle proteine procariotiche).

IL COMPLESSO MAGGIORE DI ISTOCOMPATIBILITÀ (MHC) - 6/7

HLA-G

Molecole presenti nelle cellule placentali di origine fetale. Sono caratterizzate dal fatto che, pur

essendo in grado di dare il segnale inibitorio alle cellule NK, non sono riconosciute da cellule CD8.

Di conseguenza, il sistema immunitario materno, anche se potrebbe teoricamente riconoscere i

peptidi del feto come non self, non è in grado di scatenare contro le cellule che li presentano azioni

citotossiche.

Per ulteriori dettagli, si veda il capitolo apposito HLA-G a cura di Giada Zecchi.

α β)

DO (suddivise in DN e DO

Sono forme non polimorfiche di MHC presenti sono nel timo e nelle cellule B. Non ne è noto il

ruolo ma tenendo conto della loro espressione, si può supporre che siano coinvolte nel meccanismo

di maturazione dei linfociti T e B.

CD1a (molecole MHC classe I like)

Non è un molecola polimorfica, e riconosce essenzialmente residui di acido micolico e

lipoarabinomannosio (molecole tipiche dei micobatteri).

IL COMPLESSO MAGGIORE DI ISTOCOMPATIBILITÀ (MHC) - 7/7

FUNZIONE DELL’ HLA-G

a cura di Giada Zecchi

INTRODUZIONE

L’HLA-G, che fu scoperto una decina di anni fa, fu inizialmente classificato come un prodotto

genico HLA, non classico, in accordo con i seguenti criteri:

• limitato polimorfismo

• ristretta distribuzione tessutale

• basso livello di espressione

• assenza di una funzione definita

Nonostante l’HLA-G mostri proprietà strutturali delle molecole MHC di classe I, esso possiede

peculiari caratteristiche proprie . Innanzitutto la regione corrispondente al promoter dell’HLA-G è

unica fra tutti i promoter delle altre molecole MHC di classe I. In secondo luogo, la coda

intracitoplasmatica è molto più corta rispetto alle altre molecole di classe I, e proprio a causa di

questa coda, estremamente corta, l’endocitosi spontanea dell’HLA-G é estremamente ridotta.

Dal paragone con le proprietà delle altre molecole di classe I , attraverso recenti studi si è cercato di

trovare una risposta ai seguenti quesiti:

1. Come è ristretta la distribuzione tessutale dell’HLA-G?

2. L’HLA-G è in grado di presentare peptidi, e indurre la presentazione dell’antigene?

3. L’HLA-G è un ligando delle cellule NK?

4. Il ristretto polimorfismo dell’HLA-G ha un significato funzionale?

5. Sono presenti HLA-G omologhi in altre mammiferi?

1. La distribuzione tessutale dell’HLA-G non è ristretta, come si pensava inizialmente

Fino a poco tempo fa, si riteneva che l’espressione di HLA-G, fosse limitata solo alle cellule

placentari, ed in particolare, fra le cellule placentari, alle cellule del citotrofoblastro. Recentemente,

invece, è stata confermata l’espressione del gene in cellule diverse da quelle placentari, come ad

esempio a livello delle cellule timiche.

Attraverso tecniche quali l’ibridizzazione in situ, o l’analisi tramite Northern Blot si è potuta studiare

l’espressione dei messaggeri dell’HLA-G entro il primo trimestre della gravidanza; una più precisa

localizzazione delle proteine dell’HLA-G nelle cellule placentari è stata recentemente resa possibile

dall’uso di specifici anticorpi monoclonali contro l’HLA-G . Tutti questi studi hanno dimostrato

che tutte le popolazioni delle cellule citotrofoblasiche esprimono, in vivo, l’HLA-G. Recentemente,

è stato messo in evidenza che HLA-G è anche espresso dalle cellule endoteliali dei vasi fetali,

presenti nei villi corionici. Al contrario, nessun anticorpo monoclonale anti-HLA-G è risultato

positivo nelle cellule endoteliali delle arterie spirali materne, o nel cordone ombelicale.

In aggiunta alle cellule placentari, mRNA di HLA-G sono stati osservati in molti tessuti umani

dell’adulto: linfociti B o T del sangue periferico, cheratinociti, occhio adulto e fetale, timo e fegato

fetale, e cellule germinali maschili.

Studi ancora più recenti, eseguiti con anticorpi monoclonali 87G, hanno mostrato che l’espressione

dell’HLA-G sulla superficie cellulare può essere indotta dall’INF-γ sui macrofagi e sui monociti

del sangue. FUNZIONE DELL’ HLA-G - 1/3

2. HLA-G ha la capacità di legare peptidi e di presentare l’antigene

HLA-G lega preferenzialmente peptidi nonameri, i cui motivi seguono principalmente i motivi

dell’MHC di classe I, ma con caratteristiche proprie:

• Residuo in posizione 2: Leucina

• Residuo in posizione 3: Prolina

• Residuo in posizione 9: Leucina

• Residuo in posizione 7: Leucina o Valina

• Residuo in posizione 1: Lisina o Arginina

• Residuo in posizione 6: Tirosina

• Residuo in posizione 8: Glutammato o Metionina

Quali sono le conseguenze funzionali dei peptidi di legame dell’HLA-G? Innanzitutto, i peptidi

legati alle proteine dell’HLA-G nelle cellule epiteliali timiche possono indurre una selezione negativa

o positiva sulle cellule T immature, a seconda del livello di espressione dell’HLA-G.

Può l’HLA-G partecipare alla risposta del sistema immunitario nell’eliminazione di cellule

tumorali o di cellule infette? HLA-G ha probabilmente la capacità di sostituire peptidi self presenti

accidentalmente nella tasca legante il peptide con peptidi estranei. Inoltre HLA-G è forse in grado

di legare peptidi derivati da virus che hanno infettato l’utero materno durante la gravidanza, e

prevenire così che l’infezione si diffonda al feto.

3. HLA-G è un ligando delle cellule NK

L’ipotesi che HLA-G possa avere un ruolo nell’impedire che il trofoblasto possa essere attaccato

dagli NK materni presenti nella decidua è stata proposta da numerosi autori. Il primo passo è stato

quello di dimostrare che HLA-G è un ligando di qualche recettore di cellule NK, e successivamente

di identificare la natura e la funzione di tali recettori.

Il primo recettore legante HLA-G riconosciuto è LIR-1/ITL-2, che funziona come recettore inibente

le cellule NK, ed è espresso in tutti i tipi di cellule coinvolti nella risposta immune, ovvero linfociti

B, linfociti T, monociti, macrofagi e cellule dendritiche. Un altro recettore è il lectin-like CD94/

NKG2A, recettore eterodimerico che inibisce la lisi cellulare operata dalle cellule NK.

Infine, rimane da dimostrare che anche un’altra classe di molecole HLA, HLA-E, sia stabilmente

espresso in vivo sulle cellule che esprimono HLA-G.

4. Il limitato polimorfismo dell’HLA-G ha un significato funzionale

Il limitato polimorfismo dell’HLA-G dovrebbe evitare un’eventuale reazione materna alloimmune,

che sarebbe ovviamente letale per il feto. Rimane ancora da dimostrare che l’essere omozigoti per

gli alleli di HLA-G possa risultare svantaggioso ai fini della gravidanza e/o nella difesa