T-cell receptor (TCR) signalling

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