PREPOZNAVANJE ANTIGENA USPECIFINOM (STEENOM) IMUNSKOM ODGOVORU:

Receptori za antigen(molekuli koji prepoznaju Ag na limfocitima)

- Kakva je struktura receptora za Ag ?- Kako receptori prepoznaju Ag ?- Kako antigenski receptori limfocita uspevaju da prepoznaju ekstremno razliite antigenem, a da pri tome isporue iste aktivacione signale u elije?

Razvoj limfocitnog repertoara (Skup specifinosti svih limfocita) - Kako nastaje ogromna raznolikost limfocitnih receptora?

Specifino prepoznavanje antigena vre receptori za antigen na B i T limfocitima: BCR (B elijski receptor, membranski Ig)TCR (T elijski receptor)

BCR i TCR su klonalno rasporeeni: Jedan klon/ jedna specifinost receptora/prepoznavanje jednog Ag 109-1011 klonova limfocita Iako klonovi limfocita prepoznaju razliite antigene, antigenski receptori sprovode biohemijske signale koji su u osnovi isti u svim limfocitima

BCR i TCR su nekovalentno vezani za druge, nepromenjive strukture ija je funkcija da u unutranjost elije isporue aktivacione signale pokrenute prepoznavanjem antigena

Kompleks BCR i njemu pridruenih signalnih molekula:receptorski kompleks B elija (BCR kompleks)

Kompleks TCR i njemu pridruenih signalnih molekula:receptorski kompleks T elija (TCR kompleks)

BCR KOMPLEKS: antitelo + Iga i Igb (imunoglobulin)

prepoznavanje Ag prenos signala aktivacije

TCR KOMPLEKS:TCR molekul+ CD3 molekul + z lanci

prepoznavanje antigenaprenos signala aktivacije

Heterodimer (a i b lanac)Oba lanca su usidrena u elijsku membranuOba lanca imaju:varijabilni (V) i konstantni (C) regionV i C regioni TCR su homologni V i C regionima IgVa i Vb sadre po tri hipervarijabilna (CDR) regionaTCR se ne stvara u sekretornoj formi i ne podlee afinitetnom sazrevanju.STRUKTURA TCR

Preko 90% T limfocita ima TCRabOko 5 do 10% T limfocita ima TCRgd T limfociti koji ispoljavaju gd TCR su u najveem broju prisutni u epitelu, imaju ogranienu raznolikost gd TCR su po strukturi slini ab TCR, ali T limfociti koji imaju gd TCR prepoznaju proteinske i neproteinske Ag, koje uglavnom NE prezentuju klasini MHC I molekuliNKT elije: imaju ab TCR koji prepoznaje lipide vezane za CD1 molekule (nepolimorfni, slini MHC I)

Vezivanje TCR za antigen

TCR vezuje samo peptid/MHC kompleks

U prepoznavanju peptid/MHC kompleksa uestvuju Va i Vb domeni TCR TCR prepoznaje samo 1-3 aminokiselinska ostatka peptida vezanog za MHC molekul.TCR prepoznaje samo nekoliko peptida sloenog makromolekula: imunodominantne epitopeTCR prepoznaje istovremeno i polimorfne delove sopstvenog MHC molekula koji nosi peptid

Kako TCR prepoznaje kompleks peptid/MHC ?

CD3 i z proteini TCR kompleksa Nekovalentno vezani za ab TCR heterodimer

Kada TCR prepozna antigen,ovi proteini sprovode signale koji dovode do aktivacije T limfocita

CD3 molekul se sastoji iz tri proteina: g, d i e

Sva tri lanca CD3 molekula imaju po jedan Ig-slian domen na N-terminalnom kraju molekula (pripadaju imunoglobulinskoj superfamiliji)

Svaki TCR kompleks sadri:jedan TCR ab dimer, jedan CD3 ge heterodimer, jedan CD3 de heterodimer, i jedan disulfidno vezan zz homodimer

CD3 i z proteini TCR kompleksaCitoplazmatski domeni CD3 g, d i e lanaca sadre po jedan IMUNORECEPTORSKI TIROZINSKI AKTIVACIONI MOTIV (ITAM)Citoplazmatski deo z lanca ima tri ITAM

ITAM igra centralnu ulogu u transdukciji signala

Ostaci tirozina u ITAM sekvenci bivaju fosforilisani kada se TCR vee za peptid/MHC kompleks. Fosforilisani ITAM vezuju i aktiviraju protein tirozin-kinaze u citoplazmi

ITAM-i su naeni i u: Iga i Igb proteinima (u BCR kompleksu) nekim Fc receptorimanekim aktivacionim receptorima NK elija

Komponente TCR kompleksa

TCR i akcesorski molekuliAkcesorski molekuli- Povrinski molekuli T limfocita koji ne prepoznaju antigen, ali uestvuju u odgovoru T elija na antigen- Isti su na svim T elijamaKoreceptori Receptori za kostimulatore Adhezivni molekuliFunkcija:signalizacija adhezija

Koreceptori: CD4 i CD8 Koreceptori, jer zajedno sa TCR uestvuju u vezivanju za MHC molekule Vezuju se za nepolimorfne regione MHC molekula; uestvuju u sprovoenju signala Pripadaju Imunoglobulinskoj superfamiliji

CD4 je monomerIma 4 Ig-slina domena2 Ig-slina domena CD4 proteina se vezuju za b2 domen klase II MHC

Veina CD8 molekula postoji kao dimer: CD8a i CD8b lanacSvaki lanac ima po 1 Ig-slini domenIg domen CD8 lanca se vezuje za a3 domen klase I MHC molekula

CD4 i CD8 uestvuju u ranim dogaajima transdukcije signala nakon to T limfociti prepoznaju peptid-MHC kompleks na APCSignalna funkcija CD4 i CD8 molekula se ostvaruje tirozin kinazama (lck tirozin kinaza, lan lan Src familije) koje su nekovalentno vezane za citoplazmatski rep ovih molekula.

Lck se aktivira grupisanjem CD4 ili CD8 koreceptora

Lck potom fosforilie ostatke tirozina u ITAM-ima CD3 i z lanaca, zapoinjui aktivacionu kaskadu u T limfocitima

Receptori za kostimulatore

Takoe uestvuju u prenosu signala, ali za razliku od koreceptora, prepoznaju molekule na APC koji nisu deo peptid/MHC kompleksa

R za kostimulatore na TLy: CD28 Kada se CD28 vee za kostimulatore na APC, sprovodi signal koji funkcionie zajedno sa signalima koji se pokreu vezivanjem TCR i koreceptora za kompleks peptid-MHC na APC Signal koji se sprovodi posredstvom CD28 je neophodan za aktivaciju naivnih T Ly

Kostimulatori na AP (D, makrofagama i B Ly): B7-1 (CD80) i B7-2 (CD86), vezuju se za CD28kostimulatori, jer zajedno sa antigenom stimuliu limfocite

CTLA-4 je strukturni homolog CD28ispoljava se na aktiviranim T limfocitima, funkcija mu je da inhibira aktivaciju T limfocita ponitavajui signale koji se sprovode putem TCR kompleksa i CD28

Adhezivni molekuliInterakcija adhezivnih molekula na T limfocitima sa odgovarajuim ligandima na APC ima za cilj da stabilizuje vezivanje Telija za APC i time omogui uspostavljanje signala aktivacije

Najznaajniji adhezivni molekuli pripadaju grupi heterodimernih proteina integrina

LFA-1 (integrin) na T limfocitima se vezuje za ICAM-1 na APC LFA-1 (antigen-1 povezan sa funkcijom leukocita, eng. leukocyte function-associated antigen-1) ICAM-1 (intercelularni adhezivni molekul-1)

Integrini su znaajni i za usmereno kretanje efektorskih T elija iz cirkulacije ka mestu infekcije.

Imunoglobulinska superfamilijaVelika familija proteina koji sadre globularni strukturni motiv, nazvan imunoglobulinski (Ig) domen, najpre opisan kod antitela

Mnogi proteini od znaaja za imunski sistem pripadaju ovoj superfamiliji:Ig, Iga/Igb, TCR, MHC I i II, CD4, CD8, CD28, g, d i e lanci CD3, ICAM-1

NASTANAK REPERTOARA SPECIFINOSTIiliKako nastaje tako veliki broj (>109) receptora za antigen razliite specifinosti ?

Repertoar se formira u toku sazrevanja limfocita !

Sazrevanje limfocita obuhvata tri vrste procesa:PROLIFERACIJU nezrelih elijaIL-7 pospeuje proliferaciju progenitora B i T Ly pre nego to ispolje antigenske receptore

EKSPRESIJU RECEPTORA za antigen TCR i BCR su proizvodi nekoliko genskih segmenata koji su odvojeni u genomu, ali se tokom sazrevanja Ly rekombinuju (spajaju). Rekombinacija je SLUAJNI PROCES RAZNOLIKOST REPERTOARA Repertoar se formira somatskim rekombinacijama genskih segmenata koji kodiraju varijabilne regione receptora

SELEKCIJU

Zasniva se na ekspresiji kompletnog antigenskog receptora, kao i na tome ta taj receptor prepoznaje

Tzv. pre-limfociti koji ne ispolje receptor umiru.

Nezreli T limfociti se selektuju na osnovu sposobnosti da prepoznaju sopstvene MHC molekule (pozitivna selekcija)

Nezreli T i B limfociti se eliminiu ukoliko visokim afinitetom prepoznaju sopstvene antigene (negativna selekcija) ime se uklanjaju potencijalno tetni autoreaktivni limfociti.

U genomu limfocitnih progenitora: Ig i TCR geni se nalaze u konfiguraciji nasleenoj od roditelja.

U toj konfiguraciji, lokusi za H i L lance Ig i a i b lance TCR sadre:vei broj gena za varijabilni (V) i jedan ili nekoliko gena za konstantni (C) region. Izmeu V i C gena nalaze se spojni genski segmenti (engl. joining, J ) Samo na lokusu za teki (H) lanac Ig i lokusu za b lanac TCR prisutni su genski segmenti raznolikosti (engl. diversity, D)Nasleena konfiguracija genskih lokusa za antigenske receptore

V- D- J rekombinacijakodira V region ! Opredeljuje limfocitni progenitor da postane B limfocit!

Somatsku rekombinacijuobavljaju V(D)J rekombinaze

VDJ rekombinaza specifina za limfocite: RAG-1 i RAG-2 (engl. recombinase-activating gene)

Rekombinacija i ekspresija Ig gena

Raznolikost antigenskih receptora (>109) rezultat je:Kombinatorne raznolikosti Nastaje sluajnim kombinacijama V, D i J genskih segmenata (ograniena je brojem raspoloivih V, D i J genskih segmenata)

2. Spojne raznolikostiUklanjanje nukleotida iz V, D i J segmenata tokom rekombinacije (egzonukleaze) ili Dodavanje novih nukleotida na mesta V(D) J rekombinacija, pri emu nastaju tzv. N-regioni i P-nukleotidiV(D)J spoj kodira redosled AK u CDR3!

3. Povezivanja razliitih H i L lanaca Ig, odnosno razliitih a i b lanaca TCR

omoguava preivljavanje i proliferaciju pre-B elija prva kontrolna taka u razvoju B elija(elije koje ne ispolje pre-BCR umiru apoptozom) zaustavlja rekombinaciju gena za H lanac na drugom hromozomu (iskljuivanje alela) svaka elija ima BCR jedne specifinostipodstie rekombinaciju gena za L lance FAZE U SAZREVANJU I SELEKCIJI B LIMFOCITApre-BCR (m lanac + surogat L lanac) +Iga i IgbU pre-B elijama, Ig geni u lokusu za H lance jednog hromozoma podleu rekombinaciji koja dovodi do nastanka m lanca

omoguava preivljavanje i proliferaciju nezrelih B elija (koje ispoljavaju kompletne receptore druga kontrolna taka u razvoju B elija zaustavlja sintezu rekombinaza i dalju rekombinaciju na ostalim genskim lokusima za L lance svaka B elija ima samo jedan, ili k ili l lanacAko BCR (IgM) vee antigen visokim afinitetom: negativna selekcija (apoptoza) ili reaktivacija rekombinaza i sinteza drugog L lanca (tzv. preureenje receptora)FAZE U SAZREVANJU I SELEKCIJI B LIMFOCITABCR (m lanac + k ili l lanac) +Iga i Igb

FAZE U SAZREVANJU I SELEKCIJI B LIMFOCITAmembranski IgM i IgD + Iga i Igb

(ispoljeni su zajedno jer iRNK rekombinovanog VDJ H lanca moe da se spoji ili sa iRNK za Cm ili sa iRNK za Cd )

FAZE U SAZREVANJU I SELEKCIJI T LIMFOCITAU pro-T elijama (CD4-CD8-, tj. DN):zapoinje V-D-J rekombinacija gena za b lanac TCR

omoguava preivljavanje i proliferaciju pre-T elija prva kontrolna taka u razvoju T Ly (elije koje ne ispolje pre-TCR umiru) zaustavlja VDJ rekombinaciju gena za b lanac u drugom hromozomu (iskljuivanje alela) podstie rekombinaciju gena za a lanac TCRstimulie ekspresiju CD4 i CD8 FAZE U SAZREVANJU I SELEKCIJI T LIMFOCITApre -TCR (b lanac + pre-Ta)+CD3 i z lanci

omoguava preivljavanje i proliferaciju nezrelih T elija druga kontrolna taka u razvoju T elija ( elije koje ne ispolje a lanac tj. TCR umiru) prepoznaje sopstveni peptid/MHC kompleks u timusu pozitivna ili negativna selekcija odsustvo pozitivne selekcije smrt zanemarivanjemFAZE U SAZREVANJU I SELEKCIJI T LIMFOCITA TCR (b + a lanac)+CD3 i z lanci

DN (CD4-CD8-) elije: ispoljavaju pre-TCR kompleksDP (CD4+CD8+) elije: ispoljavaju TCR kompleksJP elije (zrele, CD4+CD8- i CD8+CD4-): ispoljavaju TCR kompleks

Pozitivna i negativna selekcija odvijaju se na nivou DP elijaUkoliko DP elije ne prepoznaju Ag/MHC kompleks u timusu, one umiru u timusu (smrt usled zanemarivanja)