Riassunto esame di Immunologia

L H

nei domini della catena leggera sia in quelli della catena pesante

-Le HV si intervallano con 4 porzioni “framework” FR1-4 presenti sia nei domini della catena leggera sia in

quelli della catena pesante importanti per il folding

- Le 6 HV (3 della catena leggera + 3 della catena pesante) formano il sito di legame per l’antigene e sono

complementari alla superficie dell’antigene e perciò sono anche definite complementarity-determining

regions CDRs

- Poiché le CDRs sono formate dalle due catene, la specificità anticorpale può essere influenzata anche dalla

combinazione delle due diverse catene

- Una IgG presenta 2 CDRs

- Gli apteni sono piccole molecole che solitamente interagiscono con la superficie (solco) che si genera fra

le due catene senza provocare l’attivazione della risposta

- L’epitopo è la superficie dell’antigene riconosciuta dalla CDR

Recettori per gli antigeni dei leucociti

- I linfociti B riconoscono e rispondono ad antigeni specifici grazie a recettori BCRs (B-cell receptors) esposti

sulla membrana cellulare

- La struttura dei BCRs è identica a quella delle IgG con la differenza che il dominio C-terminale è idrofobico

per permetterne l’ancoraggio alla membrana

- I linfociti T riconoscono gli antigeni grazie a recettori TCRs (T-cell receptors) esposti sulla membrana

cellulare

- Un TCR ha una struttura simile al frammento Fab ed è costituito da una catena TCRα e una catena TCRβ

unite da un ponte disolfuro

- Entrambe le catene possiedono un dominio variabile V, un dominio costante C, un segmento di

collegamento contenente il legame disolfuro, dominio idrofobico transmembrana e una coda citosolica

- I TCRs riconoscono gli antigeni solo se processati e presentati da APCs tramite le molecole del complesso

maggiore di istocompatibiità MHC (nel timo durante la maturazione sono uccise tutte le cellule T non in

grado di riconoscere MHC self)

- Le MHCs sono glicoproteine di membrana che associandosi all’antigene ne permettono il legame con i

TCRs

- Le MHCs devono essere in grado di interagire con peptidi derivati dal processamento di una grande

varietà di antigeni diversi

- Una caratteristica del legame MHC-peptide è che le molecole MHC sono più stabili conformazionalmente

dopo l’interazione con il peptide

- Le MHCs sono suddivise in:

 classe I: composte da catena α (tre domini) e catena β2-microglobulina

o i domini α1 e α2 sono polimorfici (diversi alleli) e formano la superficie legante il peptide

o il domino α3 è ancorato alla membrana

o la catena β2-microglobulina è conservata in tutti gli individui

o presentano peptidi di 8-10 aa derivati specialmente da virus

o espressi da tutte le cellule nucleate dell’organismo

o presentano l’antigene ai linfociti T citotossici

 classe II: composte da catena α e catena β entrambe da 2 domini

o i domini β1 e α1 sono variabili e formano il sito di legame per il peptide

o i domini β2 e α2 sono costanti e sono ancorati alla membrana

o presentano peptidi di 13-17 aa

o espressi da linfociti B, macrofagi e cellule dendritiche

o presentano l’antigene ai linfociti T helper

- Un TCR stabilisce contatti sia con il peptide presentato sia con lo MHC

- Lo studio della cinetica di binding suggerisce che il legame avvenga in due fasi:

1. interazione tra MHC e TCR

2. interazione tra TCR e peptide antigenico

- Avvenuta la costituzione del complesso TCR-peptide-MHC sono reclutati dei co-recettori presenti sulla

membrana dei linfociti T

- I co-recettori interagiscono con i domini costanti dei MHCs e sono necessari per attivare una risposta

efficace nei linfociti T

- Sono distinti in:

 CD4

o 1 catena transmembrana

o caratteristici dei linfociti T helper

o interagiscono con MHC II

 CD8

o 2 catene transmembrana

o possono essere omo- o etero-dimeri

o caratteristici dei linfociti T citotossici

o interagiscono con MHC I

Biosintesi delle Ig

- Il numero totale di anticorpi disponibili per ogni individuo è di almeno 100 miliardi di molecole differenti

11

(10 !)

- Questa diversità molecolare deriva solo parzialmente dalla linea germinale, infatti è principalmente

generata da riarrangiamenti genici nelle cellule produttrici

- I domini Ig sia delle catene pesanti sia delle catene leggere sono codificati da diversi loci genici

- Ogni catena è codificata da un set di loci genici specifico

- Inoltre I vari loci genici possono contenere più isoforme del gene

- Loci:

 V e J partecipano per codificare i domini variabili delle catene leggere e pesanti (partecipa anche il

locus D nelle catene pesanti)

 C delle catene pesanti distinguono le diverse classi di Ig e sono importanti per le funzioni legare la

Ig al recettore, al sistema del complemento o alle proteine del latte

- I complessi riarrangiamenti genici necessari devono avvenire correttamente nello spazio e nel tempo

- Le recombination signal sequences RSSs sono sequenze costituite da 7 nucleotidi conservati + un numero

variabile di nucleotidi spacer + 9 nucleotidi conservati

- Le RSSs sono localizzate agli estremi di ogni copia genica

- La lunghezza degli spacer determina l’accoppiamento dei vari geni

- Nella maggior parte dei casi, i due segmenti che vanno incontro a riarrangiamento hanno lo stesso

orientamento sul DNA

- Gli enzimi che effettuano la ricombinazione sono chiamati V(D)J ricombinasi:

 RAG-1 e RAG-2: sono specifici dei linfociti

o Se espressi in cellule non leucocitarie permettono riarrangiamenti genici

 DNA-PK, Artemis e DNA ligase IV: sono enzimi normalmente coinvolti nella riparazione del DNA

- Il ruolo di questi enzimi è stato stabilito studiando le loro mutazioni

- Nell’uomo la sindrome di Omenn è causata da mutazioni di RAG1 o RAG2 (assenza di linfociti B circolanti e

problemi ai linfociti T)

- Mutazioni nei geni codificanti per gli enzimi necessari alla riparazione del DNA causano altri tipi di malattie

complesse

- Nel topo mutazioni nei geni ricombinasi danno origine a individui SCID (severe combined immuno

deficiency)

- Le combinazioni possibili derivate dalla ricombinazione della linea germinale (Ig costituite da 2 catene

pesanti e 2 catene leggere (2 isoforme) codificate da 3 diversi segmenti genici contenenti più loci a loro

6

volta presenti in più copie) sono 2

- Inoltre il meccanismo di riarrangiamento è impreciso in quanto alcuni nucleotidi possono venire aggiunti o

sottratti nel sito di giunzione causando variazioni casuali della sequenza aminoacidica

- Certe Ig sono in grado di polimerizzare:

• IgM: formano pentameri

• IgA: formano dimeri quando secreti

- Le regioni C di queste Ig contengono una coda di 18aa che contiene un residuo di cisteina essenziale per la

polimerizzazione

- Una catena di 15kD chiamata catena J (che non corrisponde con il locus J) promuove la polimerizzazione

legandosi alla cisteina della coda delle regioni C

- La polimerizzazione potrebbe essere utile per il legame delle Ig ad epitopi ripetitivi come quelli presenti

sulle superfici batteriche

- Inoltre l’aumento del numero di siti di legame per molecola (10 per IgM) porta ad un legame molto forte

con l’antigene per maggiore avidità

- Il riarrangiamento genico avviene durante la maturazione dei linfociti B

- Tuttavia i linfociti B naïve utilizzano solo due geni per il locus C (Cm e Cd, localizzate in vicinanza della

regione V) che permettono l’espressione di sole IgM ed IgD

- Al momento del riconoscimento dell’antigene il linfocita B naive va incontro ad attivazione, inducendo

nuovi meccanismi di diversificazione

- I linfociti B non-naive possiedono l’enzima AID (activation-inuced cytidine deaminase) attivato

- AID provoca lesioni nel DNA che inducono l’attivazione dei meccanismi di riparazione del DNA

- Il tipo di meccanismo di riparazione attivato determina il tipo di evento ricombinativo:

 ssDNA break sono responsabili della conversione genica

o prevede la traslocazione dei geni per il locus V

 dsDNA break sono responsabili del class switching

o permette l’uso di tutti i geni per il locus C e quindi la sintesi di tutte le classi di Ig

 mutazioni puntiformi sono responsabili della mutazione ipersomatica

o avviene nei centri germinativi dei linfonodi indotta dai linfociti T

o le mutazioni puntiformi casuali che determinano una minore affinità sono scartate tramite

eliminazione dei linfociti B corrispondenti

o le mutazioni puntiformi casuali che determinano un aumento di affinità della Ig per

l’antigene sono selezionate

o le mutazioni ipersomatiche sono responsabili della maggiore efficacia della risposta

immunitaria secondaria (seconda esposizione ad un antigene) 11

- L’attività di AID è quindi fondamentale per raggiungere la massima variabilità (10 ) possibile

- Individui malatti da deficit di AID producono solo IgM e non si verifica la mutazione ipersomatica

Biosintesi dei TCRs

- I TCRs sono composti da due catene polipeptidiche transmembrana

- Le catene sono codificate da due segmenti genici:

• α contiene loci V e J i quali sono composti da più geni e un singolo gene C

• β contiene loci V, D e J composti da più geni e 2 geni C

- La struttura dei loci è simile a quella delle Ig

- I meccanismi di riarrangiamento dei loci è molto simile a quello delle Ig e d è attuato dagli stessi enzimi

- I geni C sono molto minori rispetto a quelli delle Ig perché queste svolgono diverse funzioni effettrici

- I TCRs non vanno incontro a ipermutazione somatica probabilmente perché non sono recettori solubili

Ruolo delle APCs

- I linfociti T riconoscono l’antigene solo se presentato tramite le MHCs

- Le MHC di classe I e II trasportano sulla superficie cellulare peptidi che derivano dal processamento di

antigeni avvenuti in compartimenti cellulari diversi:

• MHC I: trasportano peptidi che originano nel citosol

• MHC II: trasportano peptide che originano nelle vescicole

- L’uso di diverse molecole MHC garantisce che sia attivata l’appropriata strategia di eliminazione

dell’agente infettivo

- Passaggi della presentazione dell’antigene tramite MHC I:

1. la catena α neosintetizzata di MHC I è accumulata nel reticolo endoplasmatico associata alla

proteina calnexina

2. la catena ß2-microglobulina rimuove la calnexina e forma un MHC I non completamente folded

3. MHC I si associa al trasportatore TAP attraverso un adattatore (tapasina), la chaperone ERp57 e la

calreticulina

4. i proteaosomi nel citosol frammentano vecchie proteine, defective ribosomal products (DRiPs) e

antigeni in peptidi

5. TAP trasferisce dal citosol al RE i peptidi prodotti

6. nel RE i peptidi sono ult