Immunologia

RICONOSCIMENTO DELL'ANTIGENE BCR e anticorpi (Ig)

BCR = B Cell Receptor → espresso sulla superficie delle cellule B

anticorpo o immunoglobulina (Ig) → forma solubile del BCR* prodotto da plasmacellule

BCR e Ig → stessa struttura

5 classi di Ig in base alla struttura:

• IgM
• IgD
• IgG
• IgA
• IGE

Ig di classe diversa possono riconoscere lo stesso antigene

Struttura

forma a Y:

• braccia = regioni variabili → riconoscimento e legame dell'antigene* 1 molecola per braccio
• corpo = regione costante → interazione con effettori della risposta anticorpale* sulla base di questo si dividono le classi

4 molecole (~ 150KDa in IgG):

• 2 catene pesanti (50kDa in IgG) → legate tra loro da ponti S-S
• 2 catene leggere (25kDa in IgG) → legate alle catene pesanti da ponti S-S

nell'uomo → 2 tipi equivalenti: κ e λ

BCR: dominio idrofobico C-terminale per ancoraggio a membrana> possono essere parzialmente

degradati da proteasi es: pepsina → frammenti funzionali impiegatiad uso terapeutico:

• Fab = Antigen Binding Fragment → regioni variabili divise
• Fc = Crystallizable Fragment → regione costante
• Fab'2 → regioni variabili unite da ponte S-S

Dominio Ig> 110 aa

• catene leggere → 2 Ig
• catene pesanti → 4 Ig> origine: probabilmente stesso gene che si è duplicato

dominio N-terminale: → molto variabile

• catena pesante → VH
• catena leggera → VL

dominio C-terminale

• catena pesante → CH 1-3
• catena leggera → CL

* a metà della catena pesante → regione cerniera:

→ aa che permettono mobilità es: Pro↳ ottima flessibilità delle braccia

Variabilità della regione variabile> 6 regioni ipervariabili (HV 1-3):

• 3 per ogni catena
• dette anche CDR = Complementarity-Determing Regions
• → complementari a EPITOPO = regione antigenica riconosciuta

lineare → sequenza aa riconosciuta- conformazionale → struttura dell'antigene riconosciuta> regioni framework (FR 1-4):

• intervallano regioni HV
• meno variabili
• importanti per il folding

Sito di legame> nella regione variabile> tipi:

• a tasca → solco tra le 2 catene
• protrusione dell'Ig che entra in cavità dell'antigene

* APTENE = antigene di piccole dimensioni

Classificazione anticorpi

Isotipi = classi

Allotipi = differenze tra individui nella regione costante (max 1-2 aa)

* all'interno della stessa classe

Idiotipi = differenze nelle regioni variabili

* riconoscimento di epitopi diversi

TCR> TCR = T Cell Receptor> struttura simile a frammenti Fab delle Ig:2 subunità: α e β → unite da ponte S-S

* alcuni linfociti presentano subunità diverse: γ e δ → altre funzioni

Struttura

• regione variabile → riconoscimento antigene

* cellule T non riconoscono da sole

l'antigene → deve essere presentato da MHC

• regione costante
• linker → contiene ponte S-S
• regione transmembrana
• coda citoplasmatica

MHC= Complesso Maggiore di Istocompatibilità

• glicoproteine di membrana che presentano antigene a cellule T
• interazione con corti peptidi provenienti da proteine diverse
• molecola più stabile dopo legame con peptide
• espressione regolata da citochine (interferoni)

MHC di classe I:

• 2 catene:
• α 1, 2, 3 → 3 regioni
• molecole polimorfiche (= centinaia di alleli)
• α1,2 = superficie legante il peptide da presentare
• β2-microglobulina
• 3 geni → 6 combinazioni diverse
• 3 da madre + 3 da padre
• peptidi corti da 8-10 aa
• presentano antigene a linfociti T citotossici
• espressi da tutte le cellule nucleate

MHC di classe II:

• 2 catene transmembrana:
• α
• β
• tra le 2 → sito di legame per peptide antigenico
• 3 geni → 6 combinazioni (polimorfiche)

peptidi più lunghi da 13-17 aa- presentano antigene a linfociti T helper- espressi su cellule B, macrofagi e cellule dendritiche> interazione peptide-MHC: solo in alcune zone del solco→ contatto con peptidi diversi in regioni diverse↳ 1 solco; più peptidi antigeniciInterazione TCR-MHC1) contatto TCR-MHC2) MHC senza antigene → allontanamento MHC presenta antigene → TCR riconosce antigene →stabilizzazione del legame3) attivazione del linfocita T* riconoscimento MHC-cellula T è complesso→ dipende anche dal tipo di cellula T: CD4+ o CD8+Co-recettori CD4 e CD8> necessari per riconoscimento antigene> associati a TCR sui linfociti T> interagiscono con regioni costanti di MHC> essenziali per attivazione linfocitaria↳ legano chinasi intracellulari• CD4:↳ su linfociti T helper↳ catena unica con 4 domini↳ riconosce MHC II• CD8:↳ su linfociti T citotossici↳ 2 catene: α e β → omo-

etero-dimerico ↳ riconosce MHC I

GENERAZIONE RECETTORI PER ANTIGENI

Generazione Ig e BCR

• altissimo numero di anticorpi: almeno 100 miliardi di molecole diverse
• diversità generata da riarrangiamenti genici nelle cellule B naive
• devono avvenire correttamente nello spazio e nel tempo

1. DNA genomico:
   • 3 segmenti per catene leggere: V-J-C
   • 4 segmenti per catene pesanti: V-D-J-C
   • segmenti multipli!
   • alcuni sono ridondanti: PSEUDOGENI = segmenti geni non funzionanti a causa dell'accumulo di mutazioni
   • J e D sono regioni ipervariabili per legame con antigene
   • locus C: diverse regioni C per diverse classi anticorpali
2. riarrangiamento genico → segmento V(D)J
3. trascritto primario → splicing
4. mRNA → tutti i segmenti uniti

RSS = Recombination Signal Sequences

• sequenze conservate che segnalano punti di ricombinazione
• 7 nt + spacer + 9 nt
• lunghezza spacer determina accoppiamento dei vari segmenti

geniciEnzimi→ V(D)J ricombinasi:• RAG1-2 → specifici per linfociti• proteine per riparazione DNA:- DNA-PK- Artemis- DNA ligasi IV* mutazioni in geni per RAG1-2:• nell'uomo → Sindrome di Omenn:- NO cellule B circolanti- problemi a cellule T- mutazioni in geni del riparo del DNA• nel topo → SCID (= Severe Combined Immuno Deficiency)Meccanismi di ricombinazione> regioni ricombinanti con lo stesso orientamento trascrizionale:loop di DNA → taglio> regioni ricombinanti con orientamento trascrizionale opposto:rimodellamento topologico del DNA → inversione e integrazione del segmento tra V e J* può portare ulteriore variabilitàDiversità del Repertoire Anticorpalemeccanismo combinatorio:• riarrangiamento segmenti diversi• utilizzo catene diverse• 2 milioni di combinazionimeccanismo di riarrangiamento impreciso = aggiunta/sottrazione di nt nel sito di giunzione• RAG taglia DNA• Tdtaggiunge nt• aggiunta nt complementari• ligasimeccanismo di iper-mutazione somatica = miglioramento dell'anticorpo generato casualmentesull'antigene stesso per aumentare affinità tra i 2 mediante accumulo di mutazioni• selezione di mutazioni che migliorano affinità di legame tra Ig e antigene• nei centri germinativi: competizione tra cloni di cellule B↳ ogni cellula B attivata replica→ ogni cellula figlia subisce mutazioni differenti per generare anticorpi diversi• in cellule B attivate che hanno già riconosciuto l'antigene:↳ attivazione di enzimi che generano mutazioni: AID = Activation-Induced cytidineDeaminase→ elimina ammina da C → uridina↳ danno al DNA→ reclutamento enzimi di riparazione↳ nuove mutazioni: sostituzione di basi→ in altri casi: taglio e rimaneggiamento del DNA→ AlD interviene in:↳ mutazione ipersomatica → mutazioni in segmenti variabili↳ switch di classerecettore↳ attivazione del sistema del complemento↳ attivazione delle cellule fagocitiche↳ attivazione delle cellule NK↳ attivazione delle cellule T helper↳ attivazione delle cellule citotossiche↳ attivazione delle cellule B effettive↳ attivazione delle cellule plasmatiche↳ attivazione delle cellule dendritiche↳ attivazione delle cellule natural killer↳ attivazione delle cellule mastocitarrarr; regione V: importante per la specificità dell'anticorpo↳ determina il legame con l'antigene specifico↳ determina la specificità dell'anticorpo per l'antigene specificocomplemento

Classi di Ig

IgG:

• le più abbondanti in circolo
• 4 isotipi → capacità e funzioni diverse

IgA:

• riversate nelle mucose
• 2 isotipi
• forma dimerica → aiuta stabilità e longevità

IgM:

• forma pentamerica → aiuta riconoscimento antigene quando non c'è alta affinità di legame

IgD:

• sulla superficie delle cellule B

IgE:

• risposta a infestazioni parassitarie
• legate ad altre cellule della risposta immunitaria

* Ig e BCR originano da trascritti alternativi:

BCR contiene esone codificante per dominio transmembrana

* forme polimeriche di IgA e IgM:

• ponti S-S tra catene pesanti
• catena J:
• sintetizzata a parte
• permette e aiuta unione Ig
• stabilizza struttura

Generazione TCR> simile a produzione Ig:

• stessi enzimi
• stesso meccanismo
• riarrangiamento nel timo

* NO mutazione ipersomatica

• catena α:
• LV × 70-80 segmenti
• J ×

61- C x 1• catena β:- LV × 52- D → più copie ripetute variabili- J → più copie ripetute variabili- C × 2

PRESENTAZIONE DELL'ANTIGENE> antigeni presentati da MHC:

• MHC I: elaborazione e trasporto sulla superficie cellulare di peptidi citosol