TCR-Signaling
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Corso di Immunologia e Immunopatologia - II anno Lezione 02/04/2012 [email protected] 0652662519 cippiskype Attivazione dei linfociti T, TCR/CD3, CD4-CD8. Il materiale presente in questo documento viene distribuito esclusivamente ad uso interno e per scopi didattici. Attivazione dei linfociti T vergini - Intro e punti chiave. “Naïve” • I linfociti T Naïve sono attivati nei linfonodi e milza (organi linfoidi secondari) …. e ” M.A.L.T. ”….. • Le cellule Dendritiche sono le APCs “chiave” per i T naïve. • Le cellule T Naïve hanno bisogno dell’MHC/peptide + antigen-presenting cell "costimulation”, nella forma di molecole B7 …. (ma anche di altro….). • Solo le APCs professionali esprimono le molecole B7; e in particolare quando sono attivate. • La stimolazione antigenica in assenza del costimolo, può portare alla perdita della responsività T, e alla tolleranza (periferica in questo caso). Come i linfociti T ab naïve, maturi, trovano l’Ag • Antigen transport. Le cellule Naïve risiedono principalmente nei linfonodi e nella milza. Le cellule Dendritiche trasportano l’Ag ai linfonodi drenanti, mentre gli Ags del torrente ematico finiscono nella milza. • T cell entry to lymph nodes. I linfociti T ricircolano attraverso i linfonodi utilizzando gli “homing receptors”, “integrins”, e rispondendo alle chemochine prodotte costitutivamente dallo stroma del linfonodo. • T cell scan of APCs. I linfociti T analizzano la superficie delle “antigen presenting cells”. L’interazione è iniziata dalle molecole di adesione. • Antigen recognition. In pratica: Figure 6-3 Figure 6-10 Principali “professional Antigen Presenting Cells APCs”. Risposte funzionali dei linfociti T I linfociti T effettori hanno diverse proprietà di “homing” Promotes homing to lymph nodes Promotes homing to inflamed tissues L’induzione della risposta adattativa richiede alcuni giorni Infection! Cinetica di una tipica risposta T From: Abbas & Lichtman, Cellular & Molecular Immunology, W. B. Saunders, 2003 ATTIVAZIONE DEI LINFOCITI T Punti chiave trattati: 1. L’attivazione dei linfociti T avviene nell’ambito di una complessa interazione cellula-cellula 2. La stimolazione di una cellula T in GO, attiva la progressione del ciclo cellulare, cambiamenti metabolici, sintesi e ingrandimento della cellula (blasti) 3. L’attivazione è iniziata dal TCR, ma richiede anche l’intervento di altri recettori di costimolo 4. Eventi chiave sono la produzione di linfochine e la riposta cellulare a queste Il risultato finale è la “clonal expansion” e l’acquisizione delle funzioni effettrici (differenziamento) T cell antigen recognition La vista da sopra l’MHC Hennecke and Wiley. 2001. Cell 104:1-4 I linfociti T inizialmente aderiscono all’APC attraverso molecole di adesione. Poi…… Come comunicare? Incominciando a toccarsi… Molecole d’adesione intercellulare (ICAM) della superfamiglia delle immunoglobuline che legano le integrine Si viene a formare una sinapsi temporanea la cui durata viene influenzata dagli eventuali segnali dati dal TCR, se riconosce il complesso MHC-peptide PRINCIPALI MOLECOLE COINVOLTE NELL’INTERAZIONE TRA LINFOCITI T e APC. Complessità dell’interazione LINFOCITI T/APC. T Cell CD28 B7-1/2 LFA-1 ICAM-1 or 2 CD4 or CD8 TCR MHC CD2 LFA-3 CD40L CD40 APC or Target Cell Intermolecular Interactions Antigen recognition: Adhesion: Costimulation: Differentiation: TCR - peptide/MHC LFA-1 - ICAM-1 CD2 - LFA3 CD28 - B7 CD40 - CD40L Il TCR analizza la presenza di “MHC-peptide complexes”, e se presenti promuove l’adesione attraverso un “conformational change” di LFA-1 Inoltre… Antigen recognition induces a re-organization of different T cell surface receptors Dopo aver interagito con il complesso MHC-peptide il TCR trasloca in un micro dominio della membrana (LIPID RAFT) ricco in colesterolo, acidi grassi insaturi, sfingomielina e glico-sfingolipidi. SMAC (supramolecular activation complex) T cell/APC interactions – “bulls-eye type structure” p-SMAC c-SMAC c-SMAC LFA-1, Talin, CD43, CD45, CD148 TCR/CD3, CD2, CD28, PKCq, lck - Peptidi alterati o non attivanti, non supportano la formazione di queste strutture “supramolecolari”. TCR aggregation upon antigen recognition The immunological synapse in different types of T cell interactions TCR LFA-1/talin lytic granules lytic granules The T-cell synapse I linfociti T si “polarizzano” durante il riconoscimento dell’Ag. T Cell Target Cell 1. MTOC e i microtubuli polarizzano 2. Il Citoscheletro di Actina polimerizza e polarizza 3. I T polarizzano, le APCs, no (o molto meno…) 4. MTOC Polymerized Actin La polarizzazione degli elementi del citoscheletro, contribuisce alla secrezione polarizzata dei granuli citolitici e delle linfochine Complessità dell’interazione LINFOCITI T/APC. Ricapitolando…… Two-steps binding of the TCR to its ligand conformational change ! - MHC residues (a-helices) affect association (guide the TCR to its ligand) - allow conformational change of the CDR3 loops - peptide residues affect the dissociation or stability of the tri-molecular complex Wu et al. 2002. Nature 418,552-556 CD3 complex associates with TcR and initiates signal transduction ITAM motif: YxxI/LxxxxxxYxxI/L Binding site for SH2-containing proteins TCR BCR FcR1 FcRIII mIgM a Ti a b CD16 CD3 b Igb Iga Iga Igb ITAMs (Immunoreceptor Tyrosine-Based Activation Motif) h1 h2 h3 N Q L Y N E L N L G R R E E - Y D V L E G L Y N E L Q K D K M A E A Y S E I D G L Y Q G L S T A T K D T - Y D A L hCD3 hCD3 hCD3 D Q L Y Q P L K D R E D D Q - Y S H L N P D Y E P I R K G Q R D L - Y S G L D Q V Y Q P L R D R D D A Q - Y S H L hDAP12 E S P Y Q E L Q G Q R S D V - Y S D L rIgE FcR rIgE FcR b D A V Y T G L N T R N Q E T - Y E T L D R L Y E E L - H V Y S P I - Y S A L mIg a mIg b E N L Y E G L N L D D C S M - Y E D I D H T Y E G L N I D Q T A T - Y E D I BLV gp30 EBV LMP-2 SIV Nef KSHV D H G L S S D Q D D L D Y Y Y Y Q Q E Y A P R S L L L L L G L H P T R D S Q A L A D R C P Q G T E S E E I L T D - Y Y Y Y S L G T H G R Q L L L P Consensus - - - Y - - L - - - - - - - - Y - - L La propagazione del segnale generato dal complesso CD3-/TcR * Eventi biochimici prossimali al recettore * Eventi biochimici citoplasmatici * Eventi biochimici nucleari CD4 e CD8 partecipano agli eventi precoci di trasduzione del segnale Lck Lck EVENTI PRECOCI INDOTTI DALL’AGGREGAZIONE RECETTORIALE fyn EVENTI PRECOCI INDOTTI DALL’AGGREGAZIONE RECETTORIALE Src family tyrosine kinases initiate TCR/CD3 signal transduction fyn Binding to cell membrane (myristoylation) Binding to CD4/CD8 coreceptor (lck) Src family tyrosine kinases (fyn and lck) initiate signal transduction in T cells Their activity is regulated by inhibitory and activating tyrosine residues Csk Csk= tyrosine kinase CD45= tyrosine phosphatase Auto pTyr CD45 Auto pTyr Binding to cell membrane (myristoylation) Binding to CD4/CD8 coreceptor (lck) Src family tyrosine kinases (fyn and lck) initiate signal transduction in T cells Their activity is regulated by inhibitory and activating tyrosine residues Csk Csk= tyrosine kinase CD45= tyrosine phosphatase Auto pTyr CD45 Auto pTyr Nomenclatura dei dominii molecolari. Protein Interaction modules SH2 Domains - Interact with tyrosine phosphorylated sequences SH3 Domains - Interact with proline-rich sequences PH Domains - Interact with membrane phospholipids TH Domains - Unique to Tec family kinases - proline rich Ruolo del CD45 nell’attivazione dei linfociti T Figure 6-16 part 1 of 2 Phosphatase domains CD45 o L-CA = Leukocyte-Common Antigen The tyrosine phosphatase CD45: a family of isoforms Isoform expression changes during lymphocyte differentiation and activation !! I linfociti T effettori hanno diverse proprietà di “homing” Promotes homing to lymph nodes Promotes homing to inflamed tissues Allora…. cosa succede ?? 1. lck and fyn phosphorylate CD3 ITAMs CD45 1. lck and fyn phosphorylate CD3 ITAMs EVENTI PRECOCI INDOTTI DALL’AGGREGAZIONE RECETTORIALE 1. lck and fyn phosphorylate CD3 ITAMs 2. ZAP70 tyrosine kinase is recruited and activated at the cell membrane ZAP70 phosphorylates many substrates: adaptors and PLC GADS: Grb2-related Adaptor Downstream of Shc) Signalosome: LAT GADS SLP-76 PLC1 Itk è reclutato nel Signalosome e fosforila PLC 1 PH Itk Kin TH SH2 P Eventi sequenziali nella TCR Signal Transduction ZAP70 phosphorylates many substrates: adaptors and PLC A rapid augmentation of cytosolic Ca2+ concentration is one of the earliest activation events upon antigen recognition ZAP70 phosphorylates many substrates: adaptors and PLC ….La via di RAS nell’attivazione dei linfociti T Il TCR può attivare Ras attraverso meccanismi multipli CD4 Proteine Attrivatrici delle GTPasi Ras (GAPs) TCR Proteine Attrivatrici delle GTPasi Ras (GAPs) PIP2 Ras GAPs Ras GTP GDP P Lck P Sos Grb2 P P P P P P P P P P P P P P P P Ras GAPs Ras GDP GTP P P P P PKC PLC-1 RasGRP P ZAP-70 P LAT IP3 + DAG P LAT P Gads Itk P SLP-76 P P Ras effectors Ras effectors La via di RAS nell’attivazione dei linfociti T La via di RAS nell’attivazione dei linfociti T ZAP70 phosphorylates many substrates: adaptors and PLC A rapid augmentation of cytosolic Ca2+ concentration is one of the earliest activation events upon antigen recognition A rapid augmentation of cytosolic Ca2+ concentration is one of the earliest activation events upon antigen recognition PKC…. TCR signal transduction leads to the activation of multiple transcription factors ATTIVAZIONE DI FATTORI TRASCRIZIONALI TCR signal transduction leads to the activation of multiple transcription factors La propagazione del SEGNALE trasmesso dal complesso TCR/CD3 La propagazione del SEGNALE trasmesso dal complesso TCR/CD3 Espansione clonale
