-
II PREPOZNAVANJE ANTIGENA
3. Antitela i Antigeni
Zatitni efekti humoralnog imuniteta posredovani su dejstvom
familije strukturno slinih
glikoproteina, antitela ili imunoglobulina. Antitela mogu biti
membranska na povrini
B limfocita (znaajna u kognitivnoj fazi imunskog odgovora),
solubilna u telesnim
tenostima ili vezana za povrinu drugih imunskih elija (znaajna u
efektornoj fazi
imunskog odgovora).
3.1. Molekulska struktura antitela
Sva antitela su sline opte strukture. Osnovnu jedinicu grae
antitela ine dva
identina laka lanaca (oko 220 ak, 24kD) i dva identina teka
lanca (oko 440 ak, 55 ili
70kD). Osnovna etvorolanana jedinica antitela (dva laka i dva
teka lanca) je oblika
latininog slova Y i naziva se monomer. Polipeptidni lanci jednog
molekula antitela
meusobno su povezani interlananim disulfidnim vezama. Oba laka i
oba teka
lanca sastoje se od serijski ponavljanih, homologih, globularnih
jedinica, od oko 110
aminokiselinskih ostataka, nazvanih imunoglobulinski domeni.
Domeni nastaju
"upetljavanjem" lanaca oko intralananih disulfidnih veza. Svi
molekuli koji sadre
imunoglobulinski domen spadaju u superfamiliju imunoglobulina
(b2 mikroglobulin,
Ig, TCR, GHK I, GHK II, CD2, CD3, CD4, CD8, FcR). Laki lanci (k
i l) imaju po dva
domena i to varijabilni (V) i konstantni (C), dok se teki lanci
sastoje iz jednog
varijabilnog i tri ili etiri konstantna domena. Amino-terminalni
varijabilni domeni lakih i
tekih lanaca se nalaze u bliskom kontaktu na povrini antitela i
grade antigen vezujue
mesto. Obzirom da osnovna jedinica grae antitela ima dva laka i
dva teka lanca,
svako antitelo ima najmanje dva antigen vezujua mesta.
Karboksi-terminalni
konstantni domeni su udaljeni od antigen vezujueg mesta i ne
uestvuju u
prepoznavanju antigena, ali odreuju bioloka svojstva i efektorne
funkcije antitela.
-
Strukturna svojstva varijabilnih regiona i njihova povezanost sa
funkcijom.
Iako su sva antitela sline osnovne strukture, primarna struktura
polipeptidnih lanaca
koji ulaze u sastav antitela se drastino razlikuje od jednog do
drugog antitela. Te
razlike su naizraenije u regijama koje prepoznaju i vezuju
antigen i upravo zato su te
regije i nazvane varijabilne. Opisana varijabilnost je osnov
ekstremne raznolikosti
antitela. Procenjeno je da postoji izmeu 107 i 109 strukturno
razliitih antitela pri emu
svako pojedinano antitelo ima neponovljivi, jedinstveni set
aminokiselina u primarnoj
strukturi varijabilnih domena.
Antitela razliite antigenske specifinosti se meusobno razlikuju
u
redosledu aminokiselina varijabilnih regija, a najvei broj tih
razlika je
skoncentrisan u tri hipervarijabilne regije. Ta podruja su
veliine oko 10
aminokiselina i uklopljene su u konzervativni deo odgovarajueg
varijabilnog regiona.
Tri hipervarijabilne regije lakih i tri tekih lanaca su
prostorno orijentisane na taj nain
da se nalaze u neposrednoj blizini i zajedniki grade antigen
vezujue mesto (paratop).
Obzirom da hipervarijabilne regije formiraju povrinu
komplementarnu
trodimenzionalnoj povrini vezanog antigena one se jo nazivaju i
regioni koji
determiniu komplementarnost (CDR-od eng. complementarity
determining regions).
Poevi od amino terminalnog kraja, razlikuju se CDR1, CDR2 i
CDR3. Specifinost
antitela za neki antigen primarno je odreena redosledom
aminokiselina
hipervarijabilnih regija.
Vezivanje antigena je primarna funkcija hipervarijabilnih regija
lakih i tekih
lanaca. Kristalografska analiza antitela je pokazala da
hipervarijabilne regije grade
trodimenzionalnu petlju koja prominira u odnosu na ostale delove
varijabilnog regiona i
sa vezanim antigenom formira multiple kontakte. Kontakt je
najekstenzivniji u podruju
CDR3, koji je takoe najvarijabilniji od tri hipervarijabilne
regije.
-
Strukturna svojstva konstantnih regiona i njihova povezanost sa
funkcijom.
Na osnovu razlika u primarnoj strukturi konstantnih regiona
tekih lanaca
sva antitela se mogu podeliti na nakoliko klasa i podklasa. U
humanoj populaciji
postoji pet klasa imunoglobulina IgA, IgG, IgM, IgD, IgE i za
sve lanove jedne klase se
kae da imaju isti izotip, odnosno da pripadaju istom izotipu.
Pored toga IgA i IgG se
dele na podklase IgA1 i IgA2 i IgG1, IgG2, IgG3 i IgG4. Svi
lanovi istog izotipa (klase)
ili subtipa (podklase) imaju zajedniku primarnu strukturu tekih
lanaca, koja se
razlikuje od primarne aminokiselinske strukture drugih
izotipova. Teki lanci su
obeleeni grkim slovima, a za IgA, g za IgG, m za IgM, d za IgD i
e za IgE. Konstantne
regije humanih IgM i IgE imaju etiri, a IgG, IgA i IgD imaju tri
imunoglobulinska
domena.
Imunoglobulini razliitih klasa ili podklasa imaju i razliite
efektorne
funkcije. Razlog tome je injenica da je veina efektornih
funkcija antitela posledica
vezivanja tekih lanaca konstantnih regiona za receptore na
drugim elijama (NK,
fagociti, mast elije) ili plazma proteine kao to su proteini
sistema komplementa.
Molekuli antitela su fleksibilni. Svako antitelo ima najmanje
dva antigen vezujua
mesta. U najveem broju sluajeva, ona su orijentisana na taj nain
da omoguavaju
istovremeno prepoznavanje dva molekula antigena. Ta
fleksibilnost je omoguena
prisustvom neglobularnog segment koji se nalazi izmeu prvog
(CH1) i drugog (CH2)
konstantnog domena g, d i a tekih lanaca. Ovaj deo je veliine od
10-60 aminokiselina i
naziva se region zgloba.
Postoje dva izotipa lakih lanaca, l i k. Aminokiselinske
sekvence konstantnih regija
k lanaca se razlikuju od aminokiselinskih sekvenci konstantnih
regija l lanaca, ali su
unutar jedne populacije svi k, odnosno l lanci identini. Laki
lanci se mogu udruiti sa
bilo kojim tekim lancem ali samo tako da u jednom molekulu
imunoglobulina oba laka
-
lanca budu ili l ili k. Nasuprot izotipovima tekih lanaca, l ili
k laki lanci ne determinu
funkciju antitela.
Antitela mogu biti membranska ili sekretorna. U sekretornoj
formi karboksi
terminus poslednjeg konstantnog domena se zavrava hidrofilnim
aminokiselinskin
ostacima. U membranskoj formi, koja se nalazi samo na membrani B
limfocita, poslednji
konstantni domen se zavrava nizom od 26 hidrofobnih i
varijabilnim brojem baznih
aminokiselinskih ostataka, karakteristinim za sve integralne
membranske proteine.
Hidrofobne rezidue se u formi " heliksa pruaju kroz lipidni
dvosloj elijske membrane,
dok se bazni terminus nalazi intracitoplazmatski i vezuje itav
molekul za fosfolipidne
grupe na unutranjoj strani citoplazmatske membrane. Sekretorni
IgG i IgE i sva
membranska antitela, bez obzira na izotip, se nalaze u formi
monomera (imaju dva laka
i dva teka lanca). Nasuprot, sekretorni IgA i IgM grade
multimere izgraene od dve ili
pet monomernih jedinica. Ovi kompleksi se formiraju
interakcijama regiona, nazvanih
repni deo, koji se nalaze na karboksi terminalnom kraju : i "
lanaca. IgM i IgA takoe
imaju J lanac, ija je osnovna funkcija da stabilizuje itav
kompleks.
Veze izmeu tekih i lakih lanaca. Teki i laki lanci su kovalentno
vezani na taj
nain da su varijabilne regije ovih lanaca jukstaponirane i grade
antigen vezivno mesto,
dok konstantne regije ine distalni deo molekula odgovoran za
interakcije sa drugim
efektornim molekulima ili receptorima na membrani elija. Te
kovalentne veze su
predstavljene interlananim disulfidnim vezama izmeu cisteinskih
rezidua karboksi
terminusa lakih lanaca i prvog konstantnog (CH1) domena tekih
lanaca. Teki lanca su
meusobno, takoe povezani kovalentnim vezama. U molekulu IgG te
disulfidne veze
se nalaze u regionu zgloba, tj. povezuju cisteinske rezidue
drugog (CH2) konstantnog
domena jednog i drugog tekog lanaca. Pored toga, teki i laki
lanci su povezani veim
brojem nekovalentnih veza.
Sinteza, sklapanje i ekspresija Ig molekula. Imunoglobulinski
lanci se sintetiu na
ribozomima granuliranog endoplazmatskog retikuluma. Adekvatna
sekundarna i
-
tercijalna struktura imunoglobulinskih molekula odreena je
prisustvom i aktivnou
regulatornih proteina nazvanih aperoni. Ti proteini, ukljuujui
kalneksin i BiP (od eng.
Binding Protein), se nalaze u endoplazmatskom retikulumu, vezuju
se za
novosintetisane molekule Ig i odreuju njihovu dalju sudbinu. U
endoplazmatskom
retikulumu se novosintetisani Ig lanci glikoziliu, a zatim
dolazi do sklapanja ovih lanaca,
tj. do uspostavljanja interlananih disulfidnih veza. Ukoliko se
proces sklapanja ne
odigra na adekvatan nain, polipeptidni lanci se dejstvom aperona
usmeravaju u
pravcu degradacije. Ako se proces odigra na zadovoljavajui nain,
Ig molekuli se
oslobaaju od aperona i usmeravaju u pravcu Goldi kompleksa, a
zatim se
transportuju do citoplazmatske membrane. Dalja sudbina moe biti
dvojaka,
membranska antitela se uvruju u plazma membrani, a sekretorna se
procesom
eksocitoze oslobaaju u ekstracelularnu tenost.
Sazrevanje B limfocita je praeno specifinim promenama u
ekspresiji Ig
gena i produkcijom razliitih formi Ig molekula. Svi B limfociti
potiu od stem
elije kotane sri. Najmlaa elija koja produkuje merljive koliine
Ig polipeptida je pre
B limfocit koji sintetie membransku formu m tekog lanca. Najveim
delom, ovaj
protein, vezan za aperone, ostaje u citoplazmi, ne eksprimira se
na membrani elije i
konano bude degradovan. Manjim delom se eksprimira na membrani i
to u asocijaciji
sa proteinom koji se naziva surogat laki lanac. Sledei stadijum
karakterie produkcija k
ili l lakog lanca koji se spajaju sa m proteinom i to je
stadijum nezrelog B limfocita koji
eksprimira membranski IgM. Nezreli B limfocit naputa kotanu sr i
u perifernim
limfnim tkivima dalje diferentuje (u odsustvu antigenske
stimulacije) do stadijuma
zrelog B limfocita koji eksprimira membranske IgM i IgD. Ovi
molekuli imaju funkciju
antigenskog receptora B limfocita. Oni su vezani za dva druga
membranska proteina,
Ig" i Ig$, koji imaju signalnu funkciju i esencijalni su za
adekvatnu funkciju
membranskih Ig. Posle antigenske stimulacije B limfocit
proliferie i diferentuje u
efektornu plazma eliju.
-
Class switching. Tokom proliferacije i diferencijacije
aktivirani B limfociti stiu
sposobnost sinteze ostalih izotipova tekih lanaca (g, a i e) ne
menjajui specifinost za
antigen (paratop je ne promenjen) pa tako efektorni plazmocit
moe sintetisati i
sekretovati svih pet klasa imunoglobulina iste specifinosti.
Ovaj proces se naziva class
switching tj., "altovanje" klase tekih lanaca.
3.2 Vezivanje antigena i antitela
Antigen je bilo koja supstanca za koju imunski sistem poseduje
receptor (Ig ili TCR).
Antitela mogu prepoznati skoro svaki bioloki molekul, kako
jednostavne metabolite,
eere, lipide, hormone, tako i sloenije makromolekule kao to su
kompleksi ugljenih
hidrata, fosfolipidi, nukleinske kiseline i proteini. Sa druge
strane, T limfociti prepoznaju
samo peptidne sekvence. Samo makromolekuli mogu stimulisati B
limfocite i pokrenuti
humoralni imunski odgovor. Molekuli koji mogu da stimuliu i
pokrenu specifini imunski
odgovor tj, produkciju antitela, nazivaju se imunogeni. Mali
molekuli koje antitela mogu
prepoznati i vezati, ali koji ne mogu da pokrenu sintezu tih
istih antitela nazivaju se
hapteni. Ukoliko je hapten vezan za neki makromolekul (nosa) on
stie svojstvo
imunogena i u stanju je da pokrene sintezu antitela. Dakle za
molekul koji moe da se
vee za ve sintetisano antitelo kae se da je antigenian, dok se
za molekul koji moe
da pokrene sintezu antitela kae da je imunogenian. Iako je
termin antigen tehniki
manje precizan ipak se u praksi ovaj termin koristi ee i pod tim
terminom se
podrazumevaju i antigeni i imunogeni. Makromolekuli (antigeni)
su obino znatno vei
od antigen vezujueg mesta (paratopa) antitela. Zato se antitela
vezuju za specifine
delove makromolekula nazvane antigenske determinante ili
epitopi. Makromolekuli
sadre vei broj antigenskih determinanti, od kojih, po
definiciji, svaka moe biti vezana
antitelom. Proteinski antigeni imaju veliki broj razliitih
antigenskih determinanti i za
njih se kae da su polivalentni. Polisaharidi i nukleinske
kiseline sa druge strane imaju
veliki broj identinih determinanti koje se ponavljaju pa se za
njih kae da su
multivalentni.
-
Prostorna organizacija razliitih epitopa jednog istog antigena
moe, na
razliite naine, da utie na vezivanje antitela za date epitope.
Ukoliko su dve
determinante medjusobno udaljene i vezivanje antitela za jednu
od njih ne ometa
vezivaje drugog antitela za isti antigen, za takve determinante
kaemo da su
nepreklapajue. Ukoliko su pak dve determinante blizu, pa
vezivanje antitela za jednu,
stericno ometa vezivanje drugog antitela, za takve determinante
kaemo da su
preklapajue. U reim sluajevima, vezivanje antitela za jednu
determinantu moe
dovesti do konfromacione promene u strukturi antigena i
skrivanja druge determinante,
koja na taj nain postaje nedostupna drugom antitelu. Ovakva
interakcija se naziva
alosterini efekat.
Antigenske determinante su odreene primarnom, sekundarnom i
tercijalnom strukturom antigena. U sluaju proteina jedan epitop
moe biti
izgraen od nekoliko susednih aminokiselinskih rezidua i takve
determinante, odreene
primarnom strukturom proteina, se nazivaju linearne. Paratop
antitela obino
prepoznaje epitope veliine do 6 aminokiselinskih rezidua.
Linearne determinante mogu
biti dostupne antitelima ukoliko se nalaze na spoljanjoj povrini
proteina. ee, one
budu sakrivene u unutranjosti proteina i kao takve su nedostupne
antitelima. Nasuprot
linearnim, konformacione determinante su izgraene od
aminokiselinskih rezidua koje
se u primarnoj strukturi ne nalaze jedna pored druge, ali se
naknadnim upetljavanjem
proteina dovedu u neposredni kontakt. Takve determinante e biti
dostupne antitelima
samo kada je protein nativan, tj. ouvane konformacije
(tercijalne structure).
Strukturalna i hemijska osnova vezivanja antigena.
Antigen vezujue mesto antitela je planarna povina koja moe da se
prilagodi
konformacionim epitopima makromolekula, to molekulu
imunoglobulina omoguava da
prepozna i vee protein u nativnoj, globularnoj formi. Upravo je
to kljuna razlika
izmeu antitela i drugih antigen vezujuih molekula imunskog
sistema (MHC, TCR) koji
prepoznaju i vezuju samo male peptidne fragmente.
-
Prepoznavanje i vezivanje antigena je omogueno uspostavljenjem
brojnih
nekovalentnih (reverzibilnih) veza izmeu molekula antitela i
antigena (elektrostatine,
vodonine, van der Valsove). Snaga veze izmeu jednog epitopa i
jednog paratopa se
naziva afinitet antitela. Prirodni antigeni poseduju vei broj
antigenskih determinanti, a
jedno antitelo moe u zavisnosti od valentnosti da vee dva ili
vie (teoretski do deset)
determinanti na jednom antigenu. Ukupna snaga veze izmeu jednog
antitela i antigena
se naziva aviditet.
3.3 Povezanost strukture i funkcije antitela
Osnovne funkcije antitela i to kako prepoznavanje antigena, tako
i efektorne funkcije, u
mnogo emu zavise od strukturnih svojstva antitela.
Svojstva antitela bitna za funkciju prepoznavanja
Antitela su sposobna da prepoznaju veliki broj razliitih
antigena i to svojstvo je
primarno odreeno karakteristikama varijabilnih regiona
antitela.
Specifinost. Antitela imaju zadivljujuu sposobnost specifinog
prepoznavanja malih
razlika u hemijskoj strukturi antigena. Na primer, antitela mogu
da razlikuju dve
linearne proteinske determinante koje se razlikuju u samo jednoj
aminokiselini. Ipak,
antitela specifina za jedan antigen mogu prepoznati i vezati
razliit, ali strukturno
slian antigen it a pojava se naziva ukrtena reaktivnost.
Raznolikost. Kao to je ve pomenuto, antitela imaju sposobnost
prepoznavanja
ekstremno velikog broja razliitih antigena, a ukupan broj
antitela razliite specifinosti,
odnosno repertoar antitela u jednoj individui je izuzetno veliki
i iznosi 107-109.
Afinitet i aviditet. Sposobnost antitela da neutraliu toksine i
mikroorganizme zavisi
od vstine veze koju ta antitela uspostavljaju sa antigenom.
Mehanizam nastanka visoko
-
afinitetnih antitela ukljuuje subtilne promene u strukturi
varijabilnih regija antitela. Ove
promene su posledica somatskih mutacija u B limfocitima
stimulisanim antigenom, koje
omoguavaju nastanak novih varijabilnih domena koji antigen
vezuju sa veim
afinitetom nego originalni domeni odgovorni za prepoznavanje
datog antigena. Ovaj
process se naziva sazrevanje afiniteta i odgovoran je za porast
afiniteta antitela
produkovanih u sekundarnom imunskom odgovoru.
Svojstva antitela bitna za efektorne funkcije antitela
Izotip-specifine funkcije antitela. Mnoge funkcije antitela su
specifine za Fc
fragment antitela, te su stoga specifine za pojedine
izotipove.
Aktivacija komplementa. Vezivanje Cg2 domena IgG3 i IgG1, kao i
Cm3 domena IgM za
C1q komponentu komplementa dovodi do aktivacije ovog sistema
klasinim putem.
Aktivaciju komplementa klasinim putem mogu izazvati samo
antitela vezana za
antigen, ali ne i slobodna antitela.
Opsonizacija. Mononuklearni i polimorfonuklearni fagociti na
svojoj povrini eksprimiraju
receptor za Fc fragment IgG (FcgRI). Pomou ovog receptora
fagociti mogu prepoznati,
vezati i fagocitovati strane antigene na ijoj se povrini nalaze
vezani imunoglobulini
klase G (IgG). Na ovaj nain proces fagocitoze (u osnovi
nespecifian) biva specifino
usmeren na strane antigene koji su pokrenuli imunski odgovor tj.
produkciju antitela.
Ovaj proces olakane fagocitoze se naziva opsonizacija.
elijska citotoksinost posredovana antitelima. elijska
citotoksinost posredovana
antitelima (ADCC od eng. antibody dependent cell mediated
cytotoxicity) je proces
ubijanja ciljnih elija obeleenih specifinim antitelima.
Efektorne elije ADCC ( NK, Mf,
Nf, Eo) vezana antitela prepoznaju pomou slabo-afinitetnog
receptora za Fc fragment
IgG (FcgRIII ili CD16). Kako je CD16 slabo-afinitetni receptor
monomerni IGg u plazmi
ne moe biti vezan za povrinu efektorne elija, tako da ADCC
nastaje jedino kada je
ciljna elija obloena antitelom. Eozinofili su efektorne elije u
specijalnom tipu ADCC
uperenog prema parazitima (helmintima). U ovom sluaju
prepoznavane ciljne elije tj.
parazita omogueno je receptorima za Fc fragment IgE ili IgA.
-
Tkivna distribucija. Konstantni regioni imunoglobulina odreuju
tkivnu distribusiju
antitela.
Mukozni imunitet posredovan IgA. Mukozni imunitet se bazira na
sposobnosti
selektivnog transporta IgA kroz sluzokou. Epitelne elije
sluzokoa (RES, GIT itd.)
eksprimiraju specifini receptor za dimer IgA. Ovaj FceR se
naziva poliimunoglobulinski
receptor ili sekretorna komponenta. IgA se inicijalno vee za
sekretornu komponentu na
bazalnoj strani epitelnih elija. Vezikularnim transportom vezani
IgA prolazi kroz
epitelne elije, a zatim se na luminalnoj strani oslobaa
sekretorne komponente i
dospeva u mukus. Sekretovani IgA funkcionie kao neutraliue
antitelo.
Neonatalni imunitet posredovan IgG. Neonatalni imunitet je
(prvih 6-9 meseci ivota)
omoguen je prolaskom majinih IgG kroz placentu u cirkulaciju
ploda za vreme
trudnoe. Pored toga majini IgA prisutni u mleku dospevaju u
digestivni trakt
neonatusa gde deluju kao neutraliua antitela. Majini IgG, takoe
prisutni u mleku
mogu biti preuzeti iz creva u cirkulaciju neonatusa suprotnim
smerom u odnosu na
sekreciju IgA.
Idiotip specifine efektorne funkcije antitela. Neke efektorne
funkcije antitela su
specifine za Fab fragment antitela.
Neutralizacija antigena sekretornim antitelima. Strani agensi
(mikroorganizmi i njihovi
toksini) izazivaju oteenja tkiva vezivanjem za specifine
receptore na povrini
domainovih elija. Sekretorna antitela mogu neutralisati ove
efekte vezujui se za
antigenske determinante na povrini ovih agenasa. Tako, vezivanje
sekretornog antitela
za epitop nekog toksina dovodi do promene njegove konformacije
ime se istovremeno
onemoguava vezivanje toksina za specifini receptor na povrini
elije. Slino,
vezivanje antitela za specifini receptor na povrini nekog
mikroorganizma (npr. gp120
na povrini HIV) dovodi do njegove konformacijske promene i
sledstveno tome
nemogunosti vezivanja za specifini receptor na povrini ciljne
elije (npr. CD4 na
povrini helperskih T limfocita).
-
Efektorne funkcije antitela mogu pokrenuti samo antitela vezana
za antigen,
a ne i slobodna antitela. Razlog tome je da su za aktivaciju
razliitih efektornih
sistema, kao to su aktivacija komplementa ili olakana
fagocitoza, najee neophodna
dva ili vie blisko postavljena antitela (Fc fragmenti antitela
vezanih za povrinu neke
bakterije). Izuzetak je anafilaktina preosetljivost zavisna od
IgE. Mastociti i bazofili
eksprimiraju visoko-afinitetni receptor za Fc fragment IgE, to
im omoguava da za
svoju povrinu veu slobodne molekule IgE. Naknadno vezivanje
specifinog antigena
(alergena) za ove "povrinske" IgE dovodi do degranulacije
mastocita i bazofila i
oslobaanja preformiranih ( histamin) i de novo sintetisanih
medijatora anafilakse
(citokini, prostaglandini, leukotrijeni).
Promena klase antitela. B limfociti mogu promeniti klasu
sekretovanih antitela
(isotype switching) bez promene specifinosti, odnosno bez
promene paratopa, pa tako
isti paratop (tj. antitela iste specifinosti) moe prouzrokovati
razliite efektorne funkcije
u zavisnosti od klase proizvedenog antitela. Iz istog razloga
antitela razliite
specifinosti (razliitog paratopa) mogu dovesti do istih
efektornih funkcija ukoliko su ta
antitela iste klase.
-
4. Glavni histokompatibilni kompleks (GHK)
4.1. Osnovne karakteristike GHK
Nasuprot B limfocitima koji mogu prepoznati solubilne antigene,
T limfociti prepoznaju
samo kratke peptidne sekvence koje su prikazane na povrini
drugih elija. Prezentacija
peptidnih antigena T limfocitima je omoguena prisustvom grupe
specijalizovanih
proteina koje kodiraju geni smeteni u lokusu koji se nziva
glavni histokompatibili
kompleks (GHK). GHK je prvobitno otkriven kao lokus gena koji
determinie ishod
transplantacije tkiva izmeu razliitih jedinki. Mi danas znamo da
GHK predstavlja
fizioloki sistem za prikazivanje antigenskih peptida T
limfocitima.
Postoje dve klase GHK produkata i to molekuli I (prve) klase i
molekuli II (druge) klase
GHK. Antigenski receptor T limfocita (TCR-od eng. T cell
receptor) je specifian za
kompleks stranog proteinskog antigena (peptida) i sopstvenog GHK
molekula prve ili
druge klase. Reakcije meane kulture limfocita su pokazale da na
razliite klase GHK
produkata odgovaraju razliite klase T limfocita. CD4+ T
limfociti (helperski, pomoniki
limfociti) prepoznaju i odgovaraju na antigenske peptide
ekstracelularnog porekla u
kontekstu GHK molekula II klase, dok CD8+ T limfociti
(citotoksini, limfociti ubice)
prepoznaju i odgovaraju na antigenske peptide intracelularnog
porekla koji su
asocirani sa GHK molekulima I klase. T limfociti ne mogu da
prepoznaju proteinski
antigen u kontekstu tueg GHK molekula i ta ogranienost T
limfocita sopstvenim GHK
molekulima se naziva GHK restrikcija.
Osnovna svojstva GHK gena i molekula
Produkti GHK su prvobitno otkriveni na humanim leukocitima pa je
raniji naziv za
molekule, produkte GHK bio HLA (od eng. human leukocyte
antigens). Produkti GHK
su grupisani u dve klase. Produkti I klase GHK su A, B i C, a
produkti II klase su DP,
DQ i DR.
-
Geni GHK su jako polimorfni tj. u okviru jedne populacije
postoje mnogobrojni
razliiti aleli. Tanije reeno, GHK geni su najpolimorfniji geni u
genomu svake vrste
i do danas je za neke lokuse GHK opisano i preko 250 alela. Ovi
aleli, tj. njihovi
produkti, se meusobno razlikuju na osnovu sposobnosti da veu i
prikau antigen,
pa je to jedan od naina na koji GHK kontrolie imunski odgovor na
proteinske
antigene.
Kompletan set GHK alela prisutnih na jednom hromozomu naziva se
GHK haplotip.
Sve heterozigotne jedinke, naravno imaju dva GHK haplotipa. GHK
geni se nasleuju
spregnuto, tanije reeno, postoji najmanje est posebnih
polimorfnih genetskih
lokusa, grupisanih u jednom delu genoma koji se nasleuju u bloku
(u kompletu), pa
se tako neki aleli nasleuju ee nego to bi se moglo predpostaviti
i ti haplotipvi su
povezani sa nekim autoimunim bolestima.
GHK geni se esprimiraju kodominantno, to znai da su kod jedne
individue
istovremeno eksprimirana oba alela (na dva hromozoma).
GHK molekuli su membranski molekuli i ne sekretuju se. To
uslovljava da T
limfociti prepoznaju strani antigeni peptid samo kada je on
vezan za GHK molekul na
povrini neke elije.
Nain povezivanja antigenskih peptida sa produktima I i II klase
GHK odreuje
subpopulaciju T limfocita koja e biti stimulisana razliitim
formama antigena.
Peptidni fragmenti dobijeni od ekstracelularnih proteina se
obino vezuju za
molekule II klase GHK, dok se endogeno sintetisani proteini,
nastali u citosolu
obino vezuju za molekule I klase GHK.
Produkti GHK su od presudnog znaaja za stvaranje T elijskog
repertoara
(ukupan broj razliitih TCR (razliite specifinosti) u jednoj
osobi). T elijski
repertoar je odreen procesima pozitivne i negativne selekcije
koji se odigravaju u
timusu u toku maturacije T limfocita.
-
4.2. Struktura GHK molekula
Struktura GHK molekula je danas u potpunosti razjanjena tako da
se sa sigurnou zna
na koji nain GHK molekuli vezuju strane peptidne antigene i ta
odreuje specifinost
CD8+ T limfocita za GHK molekule I klase i CD4+ T limfocita za
GHK molekule II klase.
Osnovna struktura GHK molekula
Svi GHK molekuli se sastoje iz ekstracelularnog dela koji vezuje
peptid,
transmembranskog i citoplazmatskog dela koji uvruju molekul u
citoplazmatskoj
membrani.
Polimorfne aminokiselinske rezidue su locirane u i u neposrednoj
blizini peptid
vezujueg mesta. Zbog varijabilnosti u redosledu aminokiselina
ove regije, GHK
molekuli vezuju i prezentuju razliite peptide T limfocitima
razliite specifinosti.
CD4 i CD8 moelkuli T limfocita prepoznaju nepolimorfne regije
GHK molekula. CD4
se selektivno vezuje za GHK molecule II klase, a CD8 za GHK
molecule I klase.
Produkti I klase GHK
Svi GHK molekuli I klase se sastoje iz dva odvojena polipeptidna
lanca. GHK kodirani a
lanac (44kD) i b2 mikroglobulin (12kD) koji je nekovalentno
vezan za ekstracelularni
deo a lanca. Na molekulu I klase se razlikuju etiri regije:
Regija koja vezuje peptid. Ovaj region formiraju dva homologa
segmenta a lanca
(a1 i a2) od po 90 aminokiselinskih ostataka. Ova dva segmenta
formiraju
trodimenzionalnu "pukotinu" veliine 9-11 aminokiselina (ak). Ovo
je mesto gde se
peptidni antigeni, u ekstendiranoj konformaciji, vezuju i
prezentuju T limfocitima.
injenica da je pukotina GHK molekula I klase jako mala,
uslovljava da se nativni,
globularni proteini moraju pre prezentacije obraditi
(procesovati) do manjih fragmenata
veliine same pukotine, tj. 9-11 ak. Najvei broj polimorfnih
rezidua (one amino kiseline
koje se razlikuju od alela do alela) je lociran upravo u podruju
pukotine tj. a1 i a2
-
segmenata molekula I klase. To ukazuje da je osnovna funkcija
polimorfizma GHK alela
I klase stvaranje varijacija povrine koja vezuje peptidne
antigene. Druge polimorfne
rezidue formiraju kontakt sa TCR-om, to pak ukazuje na to da T
limfociti specifino
prepoznaju kako GHK asocirane peptide, tako i same GHK
molekule.
Regija slina imunoglobulinima. Trei segment a lanca (a3) formira
petlju koja je
slina imunoglobulinskim domenima i ovaj region je visoko
konzerviran i nevarijabilan. U
nepolimorfnom a3 regionu se nalazi receptor za CD8 molekul na
citotoksinim T
limfocitima. b lanac, koji je kodiran genima izvan GHK, je
identian u svim molekulima I
klase i naziva se b2 mikroglobulin. Ovaj polipeptidni lanac je
takoe u formi
imunoglobulinskog domena pa su GHK molekuli I klase lanovi Ig
superfamilije. b2
mikroglobulin je nekovalentnim vezama vezan za a3 segment, ali
je i u kontaktu sa a1 i
a2 aminokiselinskim ostacima. Veza b2 mikroglobulina sa a lancem
je stabilizovana
vezivanjem peptidnog antigena, i obrnuto. Drugim reima, GHK
molekul I klase je
heterotrimer koga ine a lanac, b2 mikroglobulin i vezani peptid,
a stabilna ekspresija
GHK molekula I klase na povrini elija je uslovljena prisustvom
sve tri komponente
ovog heterotrimera.
Transmembranski region ini 25 hidrofobnih aminokoselinskih
rezidua ija je funkcija
da itav molekul uvrste u elijskoj membrani.
Citoplazmatski region ini 30 aminokiselina karboksi terminusa
ija je funkcija
transdukcija signala u eliju.
Svaka heterozigotna (normalna) individua na svojim elijama
eksprimira 6 razliitih GHK
molekula I klase koje kodiraju oba alela HLA-A, HLA-B i HLA-C
gena (po tri od svakog
roditelja).
Produkti druge klase
Svi GHK molekuli II klase se sastoje od dva, nekovalentno vezana
polipeptidna lanca a
(32-34kD) i b (29-32kD). Oba lanca su kodirana genima GHK. Kao i
na molekulima I
klase i ovde se razlikuju etiri regiona.
-
Regija koja vezuje peptid. Ovu regiju ine N terminalni delovi
oba lanca (a1 i b1)
koji su trodimenzionalno tako postavljeni da formiraju pukotinu
iji su krajevi otvoreni,
tako da se vezani peptid prua van pukotine. I zaista, peptidi
koji se vezuju za GHK
molekule II klase su veliine 10-30 ak, u proseku 14 ak. Kao i
kod molekula I klase,
najvei broj polimorfnih rezidua se nalazi u predelu pukotine, pa
je genetski
polimorfizam i kod molekula II klase odgovoran za varijabilnost
povrine koja vezuje
peptidne antigene, kao i za specifinost T limfocita prema ovim
molekulima. GHK
molekul II klase je heterotrimer koga ine a lanac, b lanac i
vezani peptid, a stabilna
ekspresija GHK molekula I klase na povrini elija je uslovljena
prisustvom sve tri
komponente ovog heterotrimera
Regija slina imunoglobulinima. Ovu regiju ine nepolimorfni
delovi (a2 i b2) ovih
lanaca koji su pomou disulfidnih veza "upetljani" tako da imaju
strukturu Ig domena,
pa i molekuli II klase spadaju u superfamiliju Ig. CD4 molekul
pomonikih T limfocita
se vezuje za b2 domen GHK molekula II klase.
Transmembranska i citoplazmatska regija koje su po grai i
funkciji sline
odgovarajuim ragijama produkata I klase.
Interesantno je da u okviru nekih alela GHK gena II klase
postoji nekoliko funkcionalnih
gena za b lanac, a samo jedan za a lanac, tako da iako
heterozigotne osobe nasleuju
6 razliitih polimorfnih alela, na membrani antigen prezentujuih
elija se nalazi vie od
6 razliitih molekula II klase, to je posledica udruivanja veeg
broja b lanaca sa
jednim a lancem.
Dakle iako se od roditelja nasleuje 6 alela GHK molekula II
klase (po tri od svakog
roditelja) heterolognim sparivanjem a i b lanaca razliitih alela
se ukupan broj razliitih
GHK molekula II klase eksprimiranih na elijama heterozigotnih
individua kree izmeu
10-20. Sa druge strane, postoji samo po jedan funkcionalni gen
za a lanac i b2
mikroglobulin molekula I klase. tako da heterozigotne osobe
eksprimiraju 6 razliitih
alela (3 od oca i 3 od majke), pa se na povrini svake elije
nalazi 6 razliitih molekula I
klase
-
Karakteristike peptid-GHK interakcije
GHK molekuli pokazuju imaju iroku specifinost u prepoznavanju
peptide, dok je fina
specifinost prepoznavanja antigena funkcija T elijskog
receptora. Drugim reima,
svaki peptid koji je imunogen mora imati delove koje prepoznaju
GHK molekuli i delove
koje prepoznaju T limfociti.
Svaka od klase GHK molekula imaju samo po jedno peptid vezujue
mesto
(pukotina) koje se moe prilagoditi veem broju razliitih
proteina. To nije
iznenaujua injenica, obzirom da svaka individua ima samo
nekoliko razliitih GHK
molekula (6 klase I i 10-20 klase II).
Peptidi koji se vezuju za jedan GHK molekul imaju zajednika
strukturna
svojstva koja olakavaju uspostavljanje veze sa datim GHK
molekulom.
Jedno od tih svojstava je veliina peptide. GHK molekuli I klase
mogu prepoznati i
vezati jedino peptide veliine 9-11 aminokiselina, dok GHK
molekuli II klase vezuju
zntno vee peptide, 10-30 aminokiselina. Pored toga,
aminokiselinske sekvence
peptide moraju biti komplementarne sa sekvencama peptid vezujueg
mesta na GHK
molekulima (iroka specifinost).
Asocijacija imunogenog peptide i GHK molekula je
nisko-afinitetna, ali
veoma postojana. Da bi nisko-afinitetna veza bila postojana,
konstanta disocijacije
i asocijacije mora biti veoma spora. Za vezivanje proteina za
GHK molekul
neophodno je 15-30min, a kompleks ostaje stabilan i nekoliko
dana.
MHC molekuli ne razlikuju strano od sopstvenog. Dakle, GHK
molekuli
prezentuju kako strane, tako i sopstvene peptide. Ako GHK
molekuli kontinuirano
prezentuju sopstvene antigene logino je postaviti dva
pitanja:
o Kako u gomili sopstvenih peptida GHK molekul moe pronai i
prezentovati strani peptid?
o Zato imunski sistem ne razvije autoimunsku reakciju na
prezentovane (sopstvene) antigene?
-
Veza izmeu peptida i GHK molekula je nekovalentne prirode.
Preraeni
proteinski antigen, u formi imunogenog peptida, uspostavlja vezu
sa
aminokiselinskim reziduama peptid vezujueg mesta GHK molekula.
Obzirom da su
mnoge od tih rezidua polimorfne, razliiti aleli favorizuju
vezivanje razliitih peptida.
To je osnova funkcije GHK gena kao gena koji reguliu imunski
odgovor (Ir geni).
Deo vezanog peptida koji prominira iznad pukotine peptid
vezujueg mesta GHK
molekula sadri aminokiselinske ostatke koje prepoznaje TCR
specifinog T limfocita.
Isti TCR, istovremeno prepoznaje i polimorfne rezidue na bonim
stranama GHL
molekula. Dakle aminokiselinske rezidue peptida su odgovorne za
specifinost
prepoznavanja stranih antigena, a polimorfne aminokiselinske
rezidue GHK molekula
su odgovorne za GHK restrikciju T limfocita.
4.3. Organizacija GHK gena
Kod oveka se GHK nalazi na kratkom kraku 6-og hromozoma. Humani
GHK okupira
veliki deo DNK veliine oko 3500bp. Geni locirani unutar GHK
kodiraju brojne proteine
ukljuene u preradu i prikazivanje priteinskih antigena T
limfocitima. Geni prve klase
(HLA-A, HLA-B i HLA-C) se nalaze u delu GHK koji je najblii
telomeri, dok se geni druge
klase (HLA-DR, HLA-DQ i HLA-DP) nalaze na suprotnoj strani
kompleksa, blie
centromeri. Izmeu ova dva lokusa nalaze se drugi geni iji su
produkti deo mainerije
za preradu i prezentaciju antigena: GHK geni III klase, geni
koji kodiraju proteine sline
proteinima GHK I klase, pseudogeni)
Ekspresija GHK molekula
Ekspresija GHK molekula na razliitim elijskim tipovima blisko je
povezana
sa funkcijom T limfocita i odreuje koji e subset T limfocita
prepoznati i odgovoriti
na strane antigene prezentovane na povrini ovih elija. GHK
molekuli I klase se nalaze
na svim nukleisanim elijama, pa tako CD8+ T limfociti mogu
prepoznati strane peptide
(npr. virusne antigene) na povrini svake nae elije. GHK molekuli
II klase su
-
eksprimirani na manjem broju, funkcionalno visoko
specijalizovanih elija, antigen
prezentujuih elija (APC) kao to su monocit/makrofagne elije
(Mo/Mf), dendritine
elije, endotelne elije i B limfociti, pa samo ove elije mogu
prezentovati antigene
CD4+ T limfocitima.
Ekspresija GHK molekula I i II klase je regulisana kako
samom
diferencijacijom elija (elije koje sazrevaju u pravcu APC
eksprimiraju
produkte II klase, ostale ne), tako i dejstvom spoljanjih
stimulusa. Vei broj
citokina moe da modulie ekspresiju produkata I i II klase GHK.
Intreferoni a, b i g,
TNF i limfotoksin poveavaju ekspresiju GHK molekula I klase. Na
taj nain nespecifini
imunitet stimulie adaptivni imunski odgovor. Intreferon-g
pojaava, dok interleukin-10
smanjuje ekspresiju GHK molekila II klase na Mo/Mf elijama.
Ekspresija GHK molekula
II klase na dendritskim elijama se poveava sazrevanjem ovih
elija pod dejstvim TNF.
Sa druge strane, Intreferon-g smanjuje, a interleukin-4 poveava
ekspresiju GHK
molekula II klase na B limfocitima.
-
5. T elijski receptor (TCR)
Za inicijaciju adekvatnog T elijskog odgovora neophodno je da T
limfocit specifino
prepozna peptidni antigen na povrini antigen prezentujuih elija,
stabilna adhezija
izmeu T elija i APC i transdukcija aktivirajueg signala.
Receptor T limfocita koji
prepoznavanje kompleksa imunogenog peptida i GHK molekula naziva
se T elijski
receptor (TCR). ini ga kompleks sastavljen od nekoliko
integralnih membranskih
proteina TCR kompleks. Neki od tih proteina su odgovorni za
prepoznavanje
kompleksa imunogeni peptid-GHK molekul na povrini APC ili ciljne
elije, dok su drugi
proteini ovog kompleksa znaajni u transdukciji signala u kroz
elijsku membranu T
limfocita (CD3 i . lanac). Pored ovih, na povrini T limfocita se
nalaze i drugi receptori
znaajni u aktivaciji T limfocita, i oni se kolektivno nazivaju
akcesorni molekuli.
Akcesorni molekuli uestvuju u meuelijskim adhezionim reakcijama,
ali neki od njih
mogu istovremeno i da prenose aktivacione signale u unutranjost
T limfocita.
5.1 ab T elijski receptor
Receptor za peptid-GHK kompleks (TCR-od eng. T Cell Receptor) na
povrini najveeg
broja T limfocita je heterodimer sastavljen od dva polipeptidna
lanca, a i b, koji su
meusobno povezani disulfidnim vezama. Ekstracelularni deo oba
lanca se sastoji od N-
terminalnog varijabilnog (V) i karboksi terminalnog konstantnog
(C) regiona i slian je
Fab fragmentu antitela. Zbog slinosti grae sa Ig (domeni) T
elijski receptori
pripadaju superfamiliji imunoglobulina.
Varijabilni regioni ovih lanaca imaju po jednu globularnu
jedinicu, domen, koji
nastaje "upetljavanjem" lanca oko intralananih disulfidnih veza.
U varijabilnim regijama
a i b lanaca nalaze se polja izrazite varijabilnosti u
aminokiselinkim sekvencama i ta
polja grade hipervarijabilne regije ili regione koji determiniu
komplementarnost (CDR).
Tri hipervarijabilne regije a i b lanaca su prostorno
orijentisane na taj nain da se
nalaze u neposrednoj blizini i zajedniki grade antigen vezujue
mesto TCR. b lanac ima
-
i etvrtu hipervarijabilnu regiju, ali ona ne uestvuje u
prepoznavanju antigena, ve
predstavlja vezno mesto za produkte nekih mikroorganizama
nazvane superantigeni.
Konstantni regioni a i b lanaca se sastoje od etiri dela. Prvi
deo konstantnog
regiona a i b lanaca ima globularnu strukturu slinu strukturi
konstantnog dela Ig
lanaca. Globularna struktura je uslovljena postojanjem
intralananih disulfidnih veza.
Kratki region zgloba, ini drugi deo konstantne regije ovih
lanaca, i odgovoran je za
uspostavljanje interlananih disulfidnih veza. Transmembranski
deo sastavljen je od 20-
24 hidrofobnih aminikiselinskih rezidua. Nesvakidanje svojstvo
transmembranskog dela
je prisustvo pozitivno naelektrisanih aminokiselinskih rezidua.
Ove rezidue se povezuju
sa negativno naelektrisanim reziduama prisutnim na drugim
polipeptidima (CD3 i .
lanac) koji grade TCR kompleks. Karboksi terminalni
sitoplazmatski deo konstantne
regije ini kratki citoplazmatski rep sastavljen od 5-12
aminokiselina, to je nedovoljno
za transdukciju signala u eliju.
Uloga TCR u prepoznavanju kompleksa imunogeni peptid-GHK
Tri hipervarijabilne regije " i tri b lanaca TCR-a omoguavaju
specifino prepoznavanje
kompleksa imunogeni peptid-GHK. Antigen vezujue mesto TCR-a je,
slino antitelima,
ravna povrina koju grade hipervarijabilne regije oba lanca.
Prostorna orijentacija ovih
regija je takva da je CDR1 postavljen iznad krajeva vezanog
peptida, CD2 iznad
polimorfnih regija na gornjoj strani " heliksa GHK molekula, dok
se CD# nalazi iznad
centra vezanog peptida. Iznenaujue je da TCR (CDR3) uspostavlja
kontakt sa svega
jednom ili dve aminokiselinske rezidue vezanog peptida. Afinitet
TCR za kompleks
peptid-GHK je manji nego afinitet antitela za antigen. Taj nizak
afinitet je najverovatnije
i odgovoran za injenicu da su akcesorni molekuli neophodni za
stabilizuju veze izmeu
T elije i APC. TCR, kompleks peptid-GHK i akcesorni molekuli na
obe elije grade
prolaznu supramolekularnu strukturu koja se naziva imunoloka
sinapsa. Da li e
pojedini T limfocit biti ogranien u odnosu na I ili II klasu GHK
molekula ne zavisi od
TCR kompleksa, ve zavisi od ekspresije gena za CD4+/CD8+
molekul. Drugim reima
-
jedan isti set TCR gena moe biti eksprimiran i u GHK I (CD8+) i
u GHK II (CD4+)
ogranienim T limfocitima.
CD3, z i h proteini udrueni u TCR kompleks
TCR omoguava T limfocitima da prepoznaju peptidni antigen vezan
za GHK molekul.
Meutim, funkcija TCR zavisi od dodatnih, etiri ili pet,
polipeptidnih lanaca koji zajedno
sa TCR-om ine TCR kompleks. Ovaj kompleks ine TCR, CD3 protein
sastavljen od tri
polipeptidna lanca g, d i e, i z-z homodimer (u 90% TCR
kompleksa) ili z-h heterodimer
(u 10% TCR kompleksa). CD3 i z-z homodimer su nekovalentno
vezani za TCR"$
heterodimer i nakon prepoznavanja antigena ovi molekuli prenose
signal koji dovodi do
aktivacije T limfocita. Ovi molekuli su identini u svim T
limfocitima, bez obzira na
specifinost to jasno upuuje na njihovu ulogu u prenosu signala,
a ne prepoznavanju
antigena.
Struktura i povezanost CD3, z i h proteina
Svaki lanac CD3 molekula (g, d i e), se sastoji od
ekstracelularnog, transmembranskog i
citoplazmatskog dela. Ekstracelularni deo sadri imunoglobulinski
domen, te stoga CD#
molekul pripada superfamiliji imunoglobulina. Transmembranski
deo ima negativno
naelektrisane aminokiselinske rezidue koje se povezuju sa
pozitivno naelektrisanim
reziduama transmembranskog domena TCR " i $ lanaca. Funkcionalno
najznaajniji deo
CD3 proteina je citoplazmatski rep koji se sastoji od 44-81
aminokiselinskih ostatka, te
je dovoljne veliine da uestvuje u transdukciji signala u eliju.
Na citoplazmatskom
delu sva tri lanca se moe uoiti konzervativni motiv znaajan u
signalnoj funkciji ovog
molekula (ITAM od eng. immunoreceptor tyrosine-based activation
motif). ITAM se
nalazi i u drugim molekulima ukljuenim u signalnu transdukciju,
z lancu, Ig" i Ig$
lancima asociranim sa membranskim Igz, nekim Fc receptorima. z i
h lance kodira isti
gen, tako da je njihova struktura vrlo slina. Ekstracelularni
deo je kratak,
transmembranski deo ima negativno naelektrisane rezidue.
Citoplazmatski rep z lanca je
-
dug 113, a h lanca 155 aminokiselina, tako da oba lanca uestvuju
u transdukciji
signala u eliju.
Funkcija CD3, z i h proteina
Jedna od funkcija CD3gde, z i h proteina je facilitacija
(olakavanje) ekspresije itavog
TCR kompleksa. Sinteza komponenti TCR kompleksa, njihovo
spajanje i ekspresija su
strogo regulisani i koordinisani, a itav proces se odigrava
tokom maturacije T limfocita
u timusu. Asocijacija TCRab heterodimera sa CD3gde kompleksom se
odigrava u
endoplazmatskom retikulumu, a zatim se ovaj kompleks
transportuje do goldi aparata,
gde se modifikuje vezivanjem oligosaharida. Kompleks TCRab
heterodimera sa CD3gde
proteinima ostaje u goldi aparatu dok god se za njega ne vee zz
homodimer. Za
razliku od ab i gde proteina koji se sintetiu u velikom viku, z
proteini su prisutni u
limitiranim koliinama. Tek nakon vezivanja zz homodimera za
TCRab i CD3gde proteine
itav kompleks se transportuje do elijske membrane i eksprimira
na povrini T
limfocita. Na taj nain, sinteza i asocijacija z lanca sa ostalim
proteinima je limitirajui
korak u formiranju i ekspresiji itavog TCR kompleksa.
Ipak, osnovna funkcija ovih proteina se ogleda u transdukciji
aktivirajuih signala u
citoplazmu T elija. Naime, posle prepoznavanja, i vezivanja
antigena za TCRab
heterodimer, aktivirajui signal se u unutranjost elije prenosi,
ne antigen vezujuim
ab heterodimerom, ve proteinima TCR kompleksa (CD3, z i h).
Najraniji intracelularni
dogaaj koji se deava nakon prepoznavanja antigena je
fosforilacija tirozinskih rezidua
ITAM-a CD3 i z proteina. Za fosfotirozinske rezidue se vezuju
adaptorski proteini koji
signal prenose dalje, nishodno ka jedru.
5.2. gd T elijski receptor
-
Oko 5% T limfocita na svojoj povrini umesto ab eksprimira gd T
elijski receptor. g i d
lanci su transmembranski proteini, ija je struktura vrlo slina a
i b lancima. gd i ab T
limfociti imaju razliito poreklo. Osim toga, podklase gd T
limfocita se mogu meusobno
razlikovati na osnovu toga gde su se razvijali tokom ontogeneze.
Tako, mnogi gd T
limfociti u koi eksprimiraju odreeni TCR, dok gd T limfociti u
uterusu, vagini i
tonzilama eksprimiraju drugi. Bitna karakteristika gd T
limfocita je da se predominantno
nalaze u razliitim epitelnim tkivima. Na primer, 50% svih T
limfocita mukoze tankog
creva mieva i kokoaka su gd T limfociti, tzv. intraepitelni
limfociti. gd T limfociti ine
veinu intradermalnih T limfocita mieva. Kod ljudi taj broj je
znatno manji i iznoci 10%
za intraepitelne i 5% za cirkuliue T limfocite. gd heterodimer
se vezuje za iste CD3 i
zh proteine kao i ab receptori. Veina ostalih povrinskih
molekula koji su prisutni na
ab limfocitima su prisutni i na gd T limfocitima. Izuzetak su
CD4 i CD8 molekuli koje ovi
limfociti u najveem broju sluajeva nikada ne eksprimiraju.
Funkcija gd T limfocita je
nejasna. Veina gd T limfocita ne prepoznaje imunogene peptide
asocirane sa GHK
molekulima. Ograniena raznolikost gd TCR-a u razliitim tkivima,
ukazuje da bi ovi
limfociti mogli da budu aktivirani nekim nepromenljivim,
kontervativnim antigenima.
Otuda je mogue da gd T limfociti prepoznaju najfrekventnije
antigene i to na mestu
njihovog ulaska u organizam, tj. u epitelu.
5.3. Akcesorni molekuli T limfocita
Proteini TCR kompleksa su kljuni molekuli odgovorni za specifino
prepoznavanje
antigena i indukciju aktivacije GHK ogranienih helperskih i
citotoksinih T limfocita.
Ipak, T limfociti eksprimiraju i druge integralne membranske
proteine koji igraju
znaajnu ulogu u funkcionalnom odgovoru na antigene. Ti proteini
se nazivaju akcesorni
molekuli. Osnovne karakteristike, zajednike za veinu, ovih
molekula su:
-
Akcesorni molekuli T limfocita se specifino vezuju za druge
molekule
(ligande) koji su prisutni na povrini drugih elija, kao to su
APC, ciljne elije,
endotel ili ekstracelularnog matriksa.
Akcesorni molekuli su nepolimorfni i nepromenljivi. To znai, da
su akcesorni
molekuli, za razliku od TCR ili GHK molekula, identini na svim T
limfocitima svih
jedinki jedne vrste. Mnogi od ovih molekula pripadaju familijama
imunoglobulina,
integrina i selektina.
Akcesorni molekuli poveavaju snagu adhezionih veza izmeu T
limfocita i
ciljnih elija. Prisustvo ovih molekula je neophodno kako bi se
nisko-afinitetna veza
izmeu T limfocita i APC uinila stabilnijom.
Vezivanjem za ligande ekstarcelularnog matriksa i endotelnih
elija akcesorni
molekuli uestvuju u recirkulaciji T limfocita.
Akcesorni molekuli mogu transdukovati biohemijske signale u
unutarnjost
T limfocita. Ova signalna funkcija je najbole prouena kod CD4 i
CD8 kostimulatornih
molekula.
Mnogi akcesorni molekuli su korisni fenotpski markeri koji
omoguavaju
identifikaciju T limfocita.
CD4 i CD8 molekuli
CD4 i CD8 molekuli su integralni membranski proteini T limfocita
koji prepoznaju
nepolimorfne delove GHK molekula i zajedno sa proteinima TCR
kompleksa uestvuju u
transdukciji signala koji dovode do aktivacije T elija. Funkcija
CD4 i CD8 molekula je
blisko povezana sa funkcijom TCR, pa se zato, ovi molekuli esto
nazivaju koreceptori.
Zreli "$T limfociti eksprimiraju ili CD4 ili CD8, ali nikada oba
molekula. Priblino 65%
abT limfocita periferne krvi eksprimira CD4, a 35% CD8
molekule.
CD4 je transmembranski glikoprotein eksprimiran kao monomer na
povrini timocita, T
limfocita, monocita i makrofaga. CD4 ima etiri ekstracelularna
domena, koja po grai
-
podseaju na imunoglobulinske domene. CD8 je transmembranski
glikoprotein, koji je
na povrini T limfocita periferne krvi, eksprimiran ili kao
homodimer sastavljen od dva
CD8a lanca ili kao heterodimer sastavljen od dva razliita, CD8a
i CD8b lanca. Oba
lanca CD8 molekula pripadaju superfamiliji imunoglobulina.
Osnovne funkcije ovih
molekula su:
Selektivno prepoznavanje i vezivanje CD4 za GHK molekule II
klase i CD8 za GHK
molekule II klase uslovljava da CD4+ T limfociti prepoznaju
peptidne antigene
asocirane sa GHK molekulima II klase (ekstracelularni antigeni),
a CD8+ T limfociti
prepoznaju peptidne antigene aocirane sa GHK molekulima I klase
(endogeni,
intracelularni antigeni).
Ovi molekuli se ponaaju kao adhezioni molekuli koji pojaavaju
snagu veze izmeu
T limfocita i APC. Vezivanjem za GHK molekule II klase
(receptorsko mesto za CD4
molekul je nepolimorfni b2 domen GHK molekula II klase) CD4
molekuli stabilizuju
interakcije izmeu helperskih T limfocita i APC koje antigen
eksprimiraju u kontekstu
GHK molekula II klase. Vezivanjem za nepolimorfni a3 domen GHK
molekula I klase,
CD8 molekul se ponaa kao adhezioni molekul koji stabilizuje vezu
citotoksinih T
limfocita i ciljnih elija koje u kontekstu svog GHK molekula I
klase eksprimiraju
imunogeni peptid.
Nakon vezivanja za GHK molekule CD4 i CD8 proteini mogu
transdukovati ili olakati
transdukciju signala nastalih aktivacijom TCR-a, ime pomau
funkcionalni odgovor
T limfocita. Otuda, CD4 i CD8 molekuli deluju kao koreceptori
TCR-a.
Pored svoje fizioloke uloge, CD4 molekul je i receptor za virus
humane
imunodeficijencije (HIV).
Vanost kostimulatornih molekula APC za aktivaciju T
limfocita
Za aktivaciju, tj. proliferaciju i diferencijaciju limfocita
neophodna su dva ekstracelularna
signala. Prvi signal nastaje vezivanjem antigena i aktivacijom
TCR kompleksa i CD4 ili
CD8. Drugi signal nastaje aktivacijom kostimulatornih molekula,
koji su povrinski
-
molekuli na APC, i vezuju se za specifine receptore na na T
limfocitima. Dve osnovne
uloge kostimulatornih molekula su:
1. Kostimulatorni signali su neophodni za potpuni odgovor T
limfocita aktiviranih
antigenom. Prepoznavanje antigena u odsustvu kostimulacije nee
dovesti do potpune
aktivacije antigen specifinih T limfocita.
2. Nedostatak kostimulacije u vreme prezentacije antigena moe
indukovati toleranciju
na dati antigen.
Najsnaniji kostimulatorni molekuli su eksprimirani na
profesionalnim APC. Jedan od
najsnanijih i najvanijih kostimulatornih puteva u aktivaciji T
limfocita ukljuuje CD28
na povrini T limfocita i B7-1 i B7-2 kostimulatorne molekule na
povrini APC.
Vezivanje CD28 za B7-1/B7-2 pojaava odgovor T limfocita na
antigen. Suprotno,
vezivanje CTL-4, (takoe povrinski molekul T limfocita) za
B7-1/B7-2 inhivira
aktivaciju T limfocita. CD28 je konstitutivno eksprimiran na 80%
CD4+ i 50% CD8+
limfocita, ali se nakon aktivacije broj eksprimiranih CD28
znaajno poveava.
CD45: Tirozin fosfataza neophodna za aktivaciju T limfocita
CD45 je integralni membranski protein, ije su molekularne forme
eksprimirane na
nezrelim i zrelim leukocitima (T i B limfociti, timociti,
monociti, polimorfoniklearni
leukociti). Izoforma molekula CD45, koja je eksprimirana na
ogranienoj (Restricted)
grupi elija, naziva se CD45R. Ekspresija razliitih formi ovog
molekula je regulisana
tokom procesa maturacije i aktivacije T limfocita. Tako, naivni
T limfociti eksprimiraju
CD45RA, a memorijski i efektorni T limfociti eksprimiraju
CD45RO. Ekspresija CD45 je
neophodna za optimalnu aktivaciju T limfocita. Citoplazmatski
deo CD45 ima aktivnost
tirozin fosfataze, tj. uklanja fosfatne grupe sa tirozin kinaze
(lck) koja je asocirana sa
citoplazmatskim repom CD4 i CD8 molekula. Nain na koji CD45
uestvuje u regulaciji
aktivnosti T limfocita nije u potpunosti jasan. Ligand za CD45
jo uvek nije
identifikovan. Ipak, aktivirani CD45 uklanja fosfatne grupe sa
tirozinskih ostataka na lck,
ime ova protein tirozin kinaza stie sposobnost fosforilacije
tirozina u razliitim
substratima.
-
Integrini ukljueni u adhezione interakcije T limfocita sa drugim
elijama
Familija integrina obuhvata oko 30 strukturno slinih proteina
koji funkcioniu primarno
kao adhezioni molekuli, ali mogu imati i signalnu funkciju. Dve
najznaajnije subfamilije
integrina su:
b1 integrini (VLA molekuli). Tri lana ove subfamilije, VLA-4,
VLA-5 i VLA-6, su
eksprimirana na T limfocitima. Broj i afinitet ovih molekula za
njihove ligande se rapidno
poveava nakon antigenske aktivacije T limfocita. Ligand za VLA-4
je VCAM-1 (od eng.
Vascular cell adhesion molecule-1) protein eksprimiran na
endotelu inflamatornog
ognjita. Pored toga, VLA molekuli uestvuju i u adhezionim
reakcijama izmeu T
limfocita i ekstracelularnog matriksa.
b2 integrini (LFA molekuli). LFA-1, najznaajniji predstavnik ove
subfamilije, je
eksprimiran na timocitima, zrelim T i B limfocitima
granulocitima i monocitima. Ligand
za LFA-1 je intercelularni adhezioni molekul-1 (ICAM-1; od eng.
Intercellular adhesion
molecule-1) eksprimiran na T i B limfocitima, fibroblastima,
keratinocitima i endotelnim
elijama. Nivo eksprecije ICAM-1 je regulisan dejstvom
inflamatornih citokina. Drugi
ligand za LFA-1 je ICAM-2, koji ima slinu tkivnu distribuciju,
ali se eksprimira
konstitutivno i nije pod uticajem inflamatornih citokina.