TRASDUZIONE DEL SEGNALE INDOTTA DAL TCR Simona Caltagirone ATTIVAZIONE DI UN LINFOCITA T L’attivazione di un linfocita T rappresenta un momento estremamente critico e complesso per la cellula; per questo motivo consiste in diversi livelli di segnalazione. L’espressione di IL-2 rappresenta l’evento cardine di questo processo, in quanto permette di discriminare tra attivazione parziale e completa. SINAPSI IMMUNOLOGICA Perché l’attivazione sia completa è necessario che l’interazione tra il TCR e l’MHC + peptide sia sostenuta nel tempo e a tal fine si crea una specie di giunzione cellula-cellula, stabile per diverse ore tra il linfocita e l’APC, denominata sinapsi immunologica. La formazione di questa struttura comporta un riarrangiamento delle molecole di membrana risultante nella delimitazione di due aree concentriche: C-SMAC (central supramolecular activation cluster): ricca di TCR, MHC + peptide e recettori accessori (CD4, CD8, CD28) P-SMAC (peripheral SMAC): anello di integrine (ICAMs) ed altre proteine di membrana (es.LAT) anche associate al citocheletro (es. talina). SINAPSI IMMUNOLOGICA A livello microscopico l’interazione tra le due cellule è caratterizzata dalla polarizzazione del linfocita T verso l’APC e la formazione concomitante di lamellopodi e filopodi ricchi di actina che estrudono dalla membrana plasmatica verso l’APC. Questo dimostra anche una forte implicazione del citoscheletro nei meccanismi di trasduzione del segnale del TCR e quindi nell’attivazione di tutto il linfocita T. Al fine di validare questa tesi, sono stati effettuati diversi esperimenti di blocco della polimerizzazione dell’actina, tutti risultanti nell’inibizione dell’induzione dell IL-2. TRASDUZIONE SEGNALE P ESPRESSIONE DI ANTIGENI DI SUPERFICIE CD69: è uno degli antigeni di superficie, indotti dall’attivazione del TCR, meglio conosciuti, ma la sua funzione non è stata ancora ben definita. La sua trascrizione è regolata da AP-1, nonostante risulti indipendente da ↑ Ca++. CD25: (catena α IL-2R) viene indotto entro le 2h dall’attivazione del TCR. Il suo promotore è regolato da NF-kB/AP-1 e Elf-1. CD154 (o CD40L) e FasL: hanno una struttura molto simile al TNF. La loro espressione dipende da ↑ Ca++ e da NFAT/AP-1. FATTORI DI TRASCRIZIONE PER IL-2 Oct-2: lega una regione del promotore detta IL-2A. È indotto 3h dopo la stimolazione del TCR, ma per essere funzionale deve legarsi a BOB1 che però viene indotta 4h dopo l’attivazione. BOB1 fosforilata forma un complesso con Oct-2 che entra nel nucleo e va a dirigere la trascrizione. C-Rel: per la sua espressione è richiesto NFAT. RelA è costitutivamente espresso nei linfo T e per questo in seguito ad attivazione del TCR si ritrova nel nucleo già dopo 30’; c-Rel, invece compare dopo le 4h. Ciò dimostra c-Rel e molte proteine chiave per la sua trascrizione ed espressione necessitano di una sintesi de novo. L’IMPORTANZA DI c-Rel La porzione N-terminale è caratterizzata da un Rel homology domain che presenta una forte omologia con le proteine della famiglia di NF-kB e per questo può legare IkBβ. La porzione C-terminale, invece è quella dedicata al trascription activation domain e contiene un residuo di serina critico per il legame al TNF-RE. È inoltre in grado di legarsi al CD28-RE e questo legame è fortemente stabilizzato dal signalling del CD28. Esperimenti di knock-out per c-Rel, non solo sono risultati nell’inibizione dell’espressione dell’IL-2, ma anche dell’IL-3 e del GM-CSF. MOLECOLE PRODOTTE IN SEGUITO ALL’ATTIVAZIONE DEL LINFOCITA T 4 IL-2 IL-3 IL-5 Fa s-L α FTN LA T C IL-4 ICOS IFN-γ R 40 OX IL -2 5 CR CX CCL3 MIP -1 EFFETTI DELL’ATTIVAZIONE DEL TCR SUL CITOSCHELETRO Il TCR-signalling regola il rimodellamento del citoscheletro di actina a diversi livelli durante l’attivazione di un linfocita. I vari effetti indotti dall’attivazione del TCR possono essere grossolanamente classificati in: Globali Specifici EFFETTI GLOBALI TCR LAT PIP2↓ IP3 DAG PLCγ P P P P P P P P P TRIM CD28 ER M PI3-K PI3-K MARCK PIP 2 Zap-70 P PKC ↑↑Ca PIP 3 Vav Modificazioni dell’attività di diverse proteine citoscheletriche e/o associate all’actina GEF Cdc42 PIP 3 TEC-K Rimodellamento del citoscheletro di actina nella IS. Lamellopodi e filopodi WASP CO-STIMOLAZIONE Il recettore di co-attivazione giudicato più importante nell’attivazione del linfocita T è il CD28. Esso fornisce un supporto quantitativo al raggiungimento della soglia necessaria per l’attivazione completa. In che modo? I ligadi del CD28 sono: B7.1 o CD80 B7.2 o CD86 E presentano alta affinità per il CD28; ciò non è rispecchiato nel legame TCR-MHC+peptide. Inoltre, il CD28 è espresso sulla membrana del linfoT in un rapporto di circa 3:1 rispetto al TCR. EFFETTI EFFETTI DELLA DELLA CO-STIMOLAZIONE CO-STIMOLAZIONE EFFETTI INDIRETTI EFFETTI DIRETTI Rimodellamento della cromatina e demetilazione del DNA. Prevenzione dell’iporesponsività. Espansione clonale. Attivazione di NFAT, NF-kB, AP1, MYC, FOS e JUN. Progressione del ciclo cellulare. Programmi anti-apoptotici (up-regolazione di BCL-XL). Espressione dei geni per le citochine. Seconda ondata di espressione di co-recettori di membrana stimolatori. Espressione di altri immunorecettori. CD28 Polarizzazione TH (favorita verso TH2). Risposta umorale: – – – Centri germinali Switch dell’isotipo Ipermutazioni somatiche. Differenziamento linfociti T citotossici. BIBLIOGRAFIA The Immunological Synapse Balances T cell receptor signaling and degradation. Shaw A. S. Science, Vol 302. Kinetic perspectives of T cell antigen receptor signalling. Iwashima. Immunological reviews, Vol 191. Interplay between TCR signalling and actin cytoskeleton dynamics CD28-Mediated co-stimulation: a quantitative support for TCR signalling. Oreste Acuto and Frédérique