TCR e maturazione linfociti T
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Il recettore per l’Ag dei linfociti T,
T-Cell Receptor (TCR)
• eterodimero composto da catene a e b o g e d
• TCR a/b presente in 95% delle cellule T periferiche
– eterodimero legato da ponte disulfuro
• struttura dei domini di tipo immunoglobulinico
• non esiste forma secreta del TCR
• ciascun TCR ha un solo sito di legame per l’antigene
(monovalente)
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Struttura TCR ab
• Eterodimero composto da
Pontiadisolfuro
catena
e b intra-catena
• Ciascun catena contiene
• 1 dominio variabile
carboidrati
• 1 dominio costante
Ponte disolfuro inter-catena
• 1 dominio transmembrana
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Struttura TCR: confronto con Fab
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Struttura TCR ab
le due porzioni variabili
giustapposte costituiscono il
sito di legame
3 CDR (complementarity
determing regions) / catena
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Interazione TCR con complesso peptide-MHC
MHC, Major Histocompatibility Complex
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Interazione TCR con complesso peptide-MHC
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Membrana cellulare
linfocita T
TCR
MHC-Ag
Membrana cellulare
APC
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CDR3 centrati su peptide
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CDR1 sulle estremità peptide
CDR2 su a-eliche di MHC
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HV4 presente solo in catena b
lega superantigeni
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Interazione superantigene/MHCII/TCR
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Kd Ig/TCR/MHC
Ig
(secrete)
TCR
Molecole
MHC
Kd
10-7-10-11 M
10-5-10-7 M
10-6-10-9 M
On-rate
Rapido
Lento
Lento
Off-rate
Variabile
Lento
Molto lento
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Complesso del TCR
• CD3
– catene g, d, e
– 1 eterodimero e/d
– 1 eterodimero g/e
• catena z
– omodimero z/z
• in 90% CD3
– eterodimero z/h
• in 10% CD3
• h splicing alternativo di z
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Interazioni elettrostatiche
in complesso TCR-CD3
• cariche TCR
– catena a
• lisina (+), 1 arginina (+)
– catena b
• 1 lisina (+)
• cariche CD3
– catena g, d, e
• 1 acido aspartico (-)
ciascuna
• cariche catene z
– 1 acido aspartico (-)
ciascuna
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Interazioni elettrostatiche
in complesso TCR-CD3
• cariche TCR
– catena a, 1 lisina (+), 1
arginina (+)
– catena b, 1 lisina (+)
• cariche CD3
– catena g, d, e, 1 acido
aspartico (-) ciascuna
• cariche catene z
– 1 acido aspartico (-)
ciascuna
• secondo alcuni modelli il complesso TCR contiene 2 eterodimeri a/b
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Il corecettore CD4
• Composto da 1 catena
• 4 domini Ig extracellulari, 1 dominio transmembrana
• riconosce dominio b2 di MHC II
Cellule CD4 abTCR riconoscono peptide
associato a molecole MHC classe II
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Il corecettore CD8
• Composto da 2 catene legate da ponti disolfuro
– eterodimero CD8a/CD8b
– omodimero CD8a/CD8a
• 1 dominio Ig extracellulare e 1 dominio transmembrana/catena
• riconosce dominio a3 di MHC I
Cellule CD8ab TCRab
riconoscono peptide associato a
molecole MHC classe I
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Distinct Lineages of Lymphocyte Maturation
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Sviluppo dei linfociti T (1/4)
• I progenitori T migrano dal
midollo osseo al timo
• I precursori T riarrangiano
i geni del TCR (T cell
receptor) nel timo
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Sviluppo dei linfociti T (2/4)
• Selezione positiva
– cellule T immature che
riconoscono MHC ricevono
segnali di sopravvivenza
• Selezione negativa
– cellule T immature che
riconoscono con alta affinità
MHC self vanno in apoptosi
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Sviluppo dei linfociti T (3/4)
• Cellule T mature migrano in
organi linfatici periferici
• Cellule T mature incontrano
antigeni in organi linfatici
periferici e sono attivate
– differenziamento in cellule
effettrici
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Sviluppo dei linfociti T (4/4)
• Cellule T mature attivate
migrano in siti di infezione
• Svolgono funzioni effettrici
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Il timo è necessario per la maturazione dei
precursori provenienti dal midollo osseo in linfociti T
Topi RAG-2 KO
Mancano di linfociti T (e B)
(non sono in grado di riarrangiare i
segmenti genici di TCR e Ig)
Topi nudi
Non sviluppano epitelio
corticale del timo
Mancano di linfociti T
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RAG2 KO
Trapianto
BMC
Prima
Dopo
Nudo
Linfociti T Linfociti B
in milza
in milza
+
+
Trapianto
timo
Prima
Dopo
Linfociti T Linfociti B
in milza
in milza
+
+
+
BMC, bone marrow cells, cellule di midollo osseo
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Organizzazione cellulare
del timo
Midollare
Corticale
Cellula epiteliale
corticale
Timocita
Giunzione
corticomidollare
Cellula epiteliale
midollare
Cellula dendritica
(origine midollo
osseo)
Macrofago
(origne midollo
osseo)
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Le cellule epiteliali del timo formano
una rete che circonda i timociti
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I timociti a diversi stadi di sviluppo esprimono
molecole di superifcie diverse
CD4 T helper
CLP
DN
CD4CD8-
Thymus
DP
CD4+
CD8+
DP
CD4
T cell precursors
Bone marrow
DN
CD8 SP
CD8
CD8 CTL
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CD4 SP
CD4+
CD8lo
TIMO
DN: CD4-CD8DN2
DN4
DN3
CD4 SP
DP
CD4
CD44
DN1
DN
CD25
CD8 SP
CD8
CD4- CD8- (DN)
CD4+
CD4
CD8-
DN1
DN2
DN3
DN4
DP
CD44hi
CD44+
CD44-
CD44-
CD4+
CD4+
CD25-
CD25+
CD25+
CD25-
CD8+
CD8lo
CD8 CD4
CD8+
Timociti a diversi stadi di maturazione si
trovano in parti distinte del timo
Le cellule più immature si
trovano nella regione
subcapsulare
Con il procedere del
differenziamento in
timociti doppio positivi,
migrano più in profondità
La parte midollare
contiene cellule mature
singolo positive che
lasciano il timo attraverso
i vasi
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Organizzazione geni TCR
Catena a e d del TCR di topo (Cromosoma 14)
Catena b del TCR di topo (Cromosoma 6)
Catena g del TCR di topo (Cromosoma 13)
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Sources of TCR diversity
*
* L’aggiunta di nucleotidi N (e P) avviene sia per la catena a che per la b
Localizzazione CDR in TCR
V
C
Catena b TCR
Catena a TCR
CDR
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Correlazione tra diversi stadi di differenziamento e
riarrangiamento catene TCRab
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Espressione di proteine
nel corso del differenziamento
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Espressione di proteine
nel corso del differenziamento
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Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab
DN3
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Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab
DN3
DN3
DP
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• La catene b è associata alla
catena invariante pre-Ta
• Pre-TCR è associato alle
proteine z e al complesso
CD3 (presenti anche in TCR
maturo)
• Inibizione di ulteriori
riarrangiamenti catena b
(esclusione allelica)
• Sopravvivenza e stimolazione
proliferazione cellule pre-T
• Stimolazione riarrangiamento
catena a
• Espressione CD4 e CD8
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Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab
DP
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Selezione positiva:
le cellule il cui TCR riconosce un complesso Ag-MHC
ricevono un segnale di sopravvivenza e
differenziano in singole positive per CD4 o CD8
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Selezione positiva:
le cellule il cui TCR non riconosce un complesso Ag-MHC
non ricevono un segnale di sopravvivenza e
muoiono per apoptosi
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• La maggior parte dei
dei timociti muore per
apoptosi nel timo.
• Le cellule apoptotiche
sono immediatamente
rimosso dai macrofagi
In rosso: cellule in apoptosi
In blu: macrofagi
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Figure 7-32 part 1 of 2
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Selezione negativa:
le cellule il cui TCR riconosce
un complesso Ag-MHC con elevata affinità
muoiono per apoptosi
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CD4-CD8-
Linfociti con recettore
per antigene di tipo ab
CD4
DN1
DN2
DN3
DN4
CD44hi
CD25-
CD44+
CD25+
CD44CD25+
CD44CD25-
DP
CD8
Linfociti con recettore
per antigene di tipo gd
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