Przetwarzanie antygenu - Antigen processing

Przetwarzanie antygenu , czyli droga cytozolowy , jest to proces, który przygotowuje immunologiczne antygenów do prezentacji specjalnych komórkach układu odpornościowego zwane limfocyty T . Uważa się, że jest to etap szlaków prezentacji antygenu. Proces ten obejmuje dwa różne szlaki przetwarzania antygenów z własnych (własnych) białek organizmu lub patogenów wewnątrzkomórkowych (np. Wirusów ) lub z patogenów fagocytowanych (np. Bakterii ); późniejsza prezentacja tych antygenów na cząsteczkach głównego kompleksu zgodności tkankowej (MHC) klasy I lub II zależy od zastosowanego szlaku. Zarówno MHC klasy I, jak i II są wymagane do wiązania antygenu, zanim ulegną stabilnej ekspresji na powierzchni komórki. Prezentacja antygenu MHC I zazwyczaj (biorąc pod uwagę prezentację krzyżową ) obejmuje endogenny szlak przetwarzania antygenu, a prezentacja antygenu MHC II obejmuje egzogenny szlak przetwarzania antygenu. Prezentacja krzyżowa obejmuje części szlaków egzogennych i endogennych, ale ostatecznie obejmuje drugą część szlaku endogennego (np. Proteoliza antygenów do wiązania się z cząsteczkami MHC I).

Chociaż wspólne rozróżnienie między tymi dwoma szlakami jest przydatne, istnieją przypadki, w których peptydy pochodzenia zewnątrzkomórkowego są prezentowane w kontekście MHC klasy I, a peptydy cytozolowe są prezentowane w kontekście MHC klasy II (często dzieje się to w komórkach dendrytycznych ).

Szlak endogenny

Szlak endogenny służy do prezentacji fragmentów peptydów komórkowych na powierzchni komórki na cząsteczkach MHC klasy I. Gdyby wirus zainfekował komórkę, zaprezentowane zostałyby również peptydy wirusowe, umożliwiające układowi odpornościowemu rozpoznanie i zabicie zainfekowanej komórki. Zużyte białka w komórce zostają ubikwitynowane , powodując ich degradację przez proteasomy . Proteasomy rozkładają białko na peptydy, które zawierają około dziewięciu aminokwasów długości (odpowiednie do dopasowania do szczeliny wiążącej peptyd cząsteczek MHC klasy I). Transporter związany z przetwarzaniem antygenu (TAP), białko, które obejmuje błonę szorstkiej retikulum endoplazmatycznego , transportuje peptydy do światła szorstkiej retikulum endoplazmatycznego (ER). Również w szorstką ER szereg białek opiekuńczych , takich calnexin , kalretikulinę obecną , ERp57 i Wiązanie białka immunoglobuliny (BiP) ułatwia prawidłowe fałdowanie MHC klasy I i jego związek z p2 mikroglobuliny . Częściowo pofałdowana cząsteczka MHC klasy I oddziałuje następnie z TAP poprzez tapasynę (kompletny kompleks zawiera również kalretikulinę i Erp57 oraz, u myszy, kalneksynę). Gdy peptyd zostanie przetransportowany do światła ER, wiąże się ze szczeliną oczekującej cząsteczki MHC klasy I, stabilizując MHC i umożliwiając jego transport na powierzchnię komórki przez aparat Golgiego .

Szlak egzogenny

Szlak egzogenny jest wykorzystywany przez wyspecjalizowane komórki prezentujące antygen do prezentowania peptydów pochodzących z białek, które komórka poddała endocytozie. Peptydy są prezentowane na cząsteczkach MHC klasy II. Białka ulegają endocytozie i degradacji przez proteazy zależne od kwasów w endosomach ; ten proces trwa około godziny.

Powstające białko MHC klasy II w szorstkim ER ma swoją szczelinę wiążącą peptyd zablokowaną przez Ii ( niezmienny łańcuch ; trimer), aby zapobiec wiązaniu peptydów komórkowych lub peptydów z endogennego szlaku. Niezmienny łańcuch ułatwia również eksport MHC klasy II z ER w pęcherzyku. To łączy się z późnym endosomem zawierającym endocytozowane, zdegradowane białka. Niezmienny łańcuch jest następnie rozkładany etapami, pozostawiając jedynie mały fragment zwany „związanym z klasą II niezmiennym łańcuchem peptydowym” ( CLIP ), który nadal blokuje szczelinę wiążącą peptyd. Struktura podobna do MHC klasy II, HLA-DM , usuwa CLIP i zastępuje go peptydem z endosomu. Stabilny MHC klasy II jest następnie prezentowany na powierzchni komórki.

Przetwarzanie prezentacji

W prezentacji krzyżowej peptydy pochodzące z białek zewnątrzkomórkowych są prezentowane w kontekście MHC klasy I. Komórka zaczyna od szlaków egzogennych, ale przekierowuje antygeny (przekierowanie cytozolu) na szlak endogenny. Może to pozwolić komórce na pominięcie części szlaku endogennego, który obejmuje syntezę antygenów z genów antygenowych za pomocą maszynerii komórkowej po infekcji, ponieważ szlak endogenny może obejmować infekcję, zanim będzie w stanie przedstawić antygeny za pomocą MHC I, a prezentacja krzyżowa oszczędza ich wysiłek potrzebny do tego i pozwala profesjonalnym komórkom prezentującym antygen (komórkom dendrytycznym) przetwarzać i prezentować antygeny bez infekcji, co nie zdarza się zwykle komórkom dendrytycznym i jest dość powszechnym scenariuszem przetwarzania antygenu przy użyciu szlaku endogennego. Nie wszystkie komórki prezentujące antygen wykorzystują prezentację krzyżową.

Wirusowe unikanie przetwarzania antygenu

Niektóre gatunki z rodziny cytolomegawirusów mogą powodować wytwarzanie przez zakażoną komórkę białek, takich jak US2, 3, 6 i / lub 11. US11 i US2 wprowadzają MHC I w błąd do cytoplazmy; US3 hamuje transport MHC I w ER (część szlaku endogennego i prezentacji krzyżowej); US6 blokuje transport peptydu przez TAP do MHC I.

Mycobacterium tuberculosis hamuje fuzję fagosomu z endosomem, unikając w ten sposób zniszczenia przez surowe środowisko fagosomu.

ICP47 z niektórych herpeswirusów blokuje transport peptydu przez TAP. U21 z niektórych ludzkich herpeswirusów 7 wiąże się i celuje w określone cząsteczki MHC I w celu degradacji lizosomalnej.

E19 z niektórych adenowirusów blokuje ruch MHC I do właściwych lokalizacji dla szlaku endogennego.

Nef z niektórych szczepów HIV wzmaga ruch cząsteczek MHC z powrotem do cytoplazmy, uniemożliwiając im prezentację antygenów.

Rola komórek dendrytycznych Langerhansa w przetwarzaniu antygenu

Komórki Langerhansa to szczególny rodzaj komórek dendrytycznych obecnych w tkankach innych niż limfoidalne razem z komórkami śródmiąższowymi. Kiedy te komórki (w stanie niedojrzałym) wchodzą w kontakt z komórkami antygenowymi lub wirusami powodującymi chorobę itp., Komórki te wytwarzają bodziec zapalny i rozpoczynają przetwarzanie antygenu i przemieszczają się w kierunku węzłów chłonnych, gdzie te APC prezentują antygen dojrzałym limfocytom T.

Antygen zależny od T - antygeny, które wymagają pomocy komórek T, aby wywołać tworzenie specyficznych przeciwciał. Antygen niezależny od T - antygeny, które bezpośrednio stymulują komórki B.

Aktywacja komórek B z interakcjami komórek BT

Limfocyty to jeden z pięciu rodzajów białych krwinek lub leukocytów krążących we krwi. Chociaż dojrzałe limfocyty wyglądają bardzo podobnie, mają różnorodne funkcje. Najliczniejsze limfocyty to:

Komórki B są wytwarzane w szpiku kostnym. Prekursory komórek T są również wytwarzane w szpiku kostnym, ale opuszczają szpik kostny i dojrzewają w grasicy (co stanowi o ich przeznaczeniu). Każda komórka B i komórka T są specyficzne dla określonego antygenu, co po prostu oznacza, że ​​każda z tych komórek jest w stanie związać się z określoną strukturą molekularną (taką jak antygen). Specyficzność wiązania tkwi w specyficznym receptorze dla antygenu: receptorze komórek B (BCR) i receptorze komórek T (TCR) odpowiednio dla komórek B i T. Zarówno BCR, jak i TCR mają te same właściwości:

  • Są integralnymi białkami błonowymi.
  • Występują w tysiącach identycznych kopii eksponowanych na powierzchni komórki.
  • Powstają, zanim komórka kiedykolwiek napotka antygen.
  • Są kodowane przez geny złożone w wyniku rekombinacji segmentów DNA.

Jak generowana jest różnorodność receptorów antygenowych

Każdy receptor ma unikalne miejsce wiązania . To miejsce wiąże się z częścią antygenu zwaną determinantą antygenową lub epitopem . Wiązanie, podobnie jak między enzymem a jego substratem, zależy od komplementarności powierzchni receptora i powierzchni epitopu i zachodzi głównie przez siły niekowalencyjne. Pomyślne wiązanie receptora antygenu z epitopem, jeśli towarzyszą mu dodatkowe sygnały, skutkuje:

  1. Pobudzenie komórki do opuszczenia G 0 i wejścia w cykl komórkowy .
  2. Powtarzająca się mitoza prowadzi do powstania klonu komórek niosących ten sam receptor antygenu; to znaczy klon komórek o identycznej specyficzności. BCR i TCR różnią się:
  • ich strukturę
  • te geny , które je kodują
  • rodzaj epitopu, z którym się wiążą

Komórki B.

BCR wiążą nienaruszone antygeny (takie jak anatoksyna błonicza, białko wprowadzone w szczepionce przeciwko błonicy, tężcowi i krztuścowi). Mogą to być rozpuszczalne cząsteczki obecne w płynie zewnątrzkomórkowym; lub nienaruszone cząsteczki, które komórka B wyrywa z powierzchni komórek prezentujących antygen, takich jak makrofagi i komórki dendrytyczne. Związane cząsteczki antygenu są wchłaniane do komórki B przez endocytozę za pośrednictwem receptora. Antygen jest trawiony na fragmenty peptydów przez różne protesomy, a następnie eksponowany na przyczepionej powierzchni komórki wraz z cząsteczką zgodności tkankowej klasy II. Pomocnicze limfocyty T specyficzne dla tej struktury (tj. Z komplementarnymi TCR) wiążą tę komórkę B i wydzielają limfokiny, które:

  1. Stymuluj komórkę B, aby weszła w cykl komórkowy
  2. Do komórek B ulega powtórzono mitotyczny podział komórkowy , w wyniku klon komórek z identycznymi BCR;
  3. Komórki B przechodzą od syntetyzowania swoich BCR jako integralnych białek błonowych do wersji rozpuszczalnej;
  4. Komórki klonalne różnicują się w komórki plazmatyczne, które wydzielają te rozpuszczalne BCR, które obecnie nazywamy przeciwciałami

Komórki T.

Istnieją dwa typy limfocytów T, które różnią się TCR:

  1. Limfocyty T alfa / beta (αβ): Ich TCR jest heterodimerem łańcucha alfa z łańcuchem beta. Każdy łańcuch ma region zmienny (V) i region stały (C). Każdy z regionów V zawiera 3 hiperzmienne regiony tworzące miejsce wiązania antygenu.
  2. Limfocyty T gamma / delta (γδ): Ich TCR jest również heterodimerem łańcucha gamma sparowanego z łańcuchem delta. Wykazują cechy zarówno wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, jak i nabytej odpowiedzi immunologicznej; stąd uważany za pomost między dwoma układami odpornościowymi.

Dyskusja, która następuje teraz, dotyczy limfocytów T alfa / beta. TCR (komórek T αβ) wiąże dwucząsteczkowy kompleks wyświetlany na powierzchni niektórych innych komórek zwanych komórkami prezentującymi antygen (APC). Kompleks ten składa się z: fragmentu antygenu leżącego w rowku cząsteczki zgodności tkankowej . Kompleks porównany został do „hot doga w bułce”.

Przetwarzanie antygenu dla cytotoksycznych działań limfocytów

Zobacz też

Bibliografia

  1. ^ Lee, Tim; McGibbon, Angela. „Dalhousie Immunology Bookcase: interakcja limfocytów T i B” . Immunologia dla studentów medycyny . Uniwersytet Dalhousie. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 4 czerwca 2008 r . Źródło 2008-06-23 .
  2. ^ William R. Heath & Francis R. Carbone (listopad 2001). „Prezentacja krzyżowa w odporności wirusowej i tolerancji własnej”. Nature Reviews Immunology . 1 (2): 126–134. doi : 10,1038 / 35100512 . PMID   11905820 .
  3. ^ Deretic, V. i Fratti, RA (1999). Fagosom Mycobacterium tuberculosis. Molecular microbiology, 31 (6), 1603–1609. Chicago

Zewnętrzne linki