Corso di Immunologia e Immunopatologia - II anno Lezione 26/03/2012 [email protected] 0652662519 cippiskype Processazione Antigeni/APCs. Il materiale presente in questo documento viene distribuito esclusivamente ad uso interno e per scopi didattici. Meccanismi di processazione dell’antigene. Esistono due principali compartimenti intracellulari, separati da membrane….. …...e due principali vie di processazione dell’antigene. La via esogena La via endogena Inside of a cell, pathogens and their products are found in either the cytosol or in vesicles. Mostly viruses but some bacteria Dendritic cell after recognition by an appropriate T cell Mostly bacteria, common bacterial products (less likely to be toxins and viruses), “self junk” Bacteria, bacterial products, viruses (anything that is antigenic) Inside of a cell, pathogens and their products are found in either the cytosol or in vesicles. Mostly viruses but some bacteria Dendritic cell after recognition by an appropriate T cell This slide is missing the very important antigen presentation by dendritic cells: Degrade in vesicles; peptides bind to MHC II, presented to naïve CD4 T cells, activates naïve CD4 T cells Mostly bacteria, common bacterial products (less likely to be toxins and viruses), “self junk” Bacteria, bacterial products, viruses (anything that is antigenic) La via esogena La via endogena VIA DI PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE ASSOCIATO A MOLECOLE MHC I How do cytosol peptides get associated with MHC class I (and not with MHC class II)?? Peptides (made from proteins by “proteosomes”) are pumped from the cytosol into the endoplasmic reticulum (ER) by transporters associated with antigen processing (TAP) molecules. Meccanismi di processazione dell’antigene; - i trasportatori TAP. E’ un processo di trasporto attivo. Assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe I. La via endogena In the cytosol, proteins are degraded into peptides by proteasomes. Proteasomes are multicatalytic protease complexes made of ~28 subunits Meccanismi di processazione dell’antigene; - il Proteasoma. Kloetzel, P.M., Nat. Immunol., 2004 Meccanismi di processazione dell’antigene; - il Proteasoma. 2004 Nobel Prize in chemistry for the role of ubiquitin in protein recycling Proteosome Produces Epitopes Poorly Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004 Proteosome Produces Epitopes Poorly Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004 Epitope Destruction vs. Production Endoplasmic Reticulum AminoPeptidase (ERAP) ERAP is required for “trimming” most peptides….. Peptides are made from proteins in the cytosol, transported into the ER, loaded into MHC class I and transported to the surface of the cell. peptide MHC class I Defective Ribosomal Products (DRiPs) Some viruses evade the immune system by inhibiting or blocking antigen presentation by MHC class I ESEMPI DI IMMUNOEVASIONE VIRALE Assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe I; - meccanismi di evasione adottati dai virus. 1) Inibizione della TAP: EBV, HSV. 2) Inibizione dell’espressione in superficie: CMV (ER). 3) Inibizione dell’espressione in superficie: CMV (Golgi). 4) Inibizione della traslocazione mediata da TAP: CMV. 5) Traslocazione dell’MHC nel citosol (e successiva degradazione): CMV. 6) Vpu e Nef inibiscono l’espressione della classe I: HIV. La via esogena La via endogena MHC II MOLECULES PRESENT ANTIGEN ORIGINATED IN INTRACELLULAR VESICLES Figure 1-29 es.1 es.2 Assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe II. L’antigene è preso nelle vescicole intracellulari Negli endosomi “early” a pH neutro, le proteasi sono inattive L’acidificazione delle vescicole attiva le proteasi che degradano l’Ag in peptidi Le vescicole contenenti i peptidi si fondono con quelle contenenti la classe II Assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe II. La catena invariante Ii forma un complesso con MHC II, bloccando il legame del peptide e proteine denaturate La catena invariante è degradata in seguito all’acidificazione delle vescicole, lasciando il frammento CLIP Gli antigeni endocitati sono degradati in peptidi negli endosomi. Fusione delle vescicole. – Il CLIP ancora blocca la molecola di classe II La molecola HLA-DM lega la molecola di classe II, rilasciando il CLIP e permettendo al peptide antigenico di entrare. Viene trasportata in membrana. PRODUZIONE DI PEPTIDI ANTIGENICI NELLA VIA DI PROCESSAZIONE ENDOCITICA start The invariant chain prevents MHC class II from acquiring peptides too soon. Endosome containing degraded protein (i.e., peptides) fuses with endosome containing MHC class II Peptides binds to MHC class II. MHC class II + peptide are displayed on the cell surface Class II-associated invariant-chain peptide (CLIP) La catena Invariante (Ii) sull’MHC di classe II. La catena Invariante si lega nel sito del peptide sull’MHC di classe II E’ inizialmente tagliata per lasciare un frammento legato alla classe II e alla membrana Un ulteriore taglio lascia un piccolo frammento, CLIP, legato alla molecola di classe II LA FUNZIONE DELLA CATENA INVARIANTE E DI HLA-DM Assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe II. - Ruolo dell’HLA-DM e HLA-DO. Ricapitolando…. assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe II. - La via esogena. Assemblaggio dei peptidi sull’MHC di classe II; - meccanismi di evasione adottati dai batteri. 1) Listeria 2 e 3) Legionella e Micobatteri 4) Leishmania LA CROSS-PRESENTAZIONE o CROSS-PRIMING Le cellule APC sono anche capaci di presentare Ag proteici esogeni (ad es. derivati da cellule infettate o da cellule tumorali apoptotiche fagocitate) in associazione a molecole MHC di classe I e di stimolare i linfociti T CD8+ vergini. LA CROSS-PRESENTAZIONE DI ANTIGENI EXTRACELLULARI AI LINFOCITI T CD8 ??? LA CROSS-PRESENTAZIONE DI ANTIGENI EXTRACELLULARI AI LINFOCITI T CD8 MECCANISMI DI CROSS-PRESENTAZIONE: Come un Ag internalizzato raggiunge il reticolo endoplasmico Trasporto retrogrado Fuoriuscita nel citosol MECCANISMI DI CROSS-PRESENTAZIONE: Alcuni Ag proteici attraversano la membrana plasmatica ed entrano nel citosol MECCANISMI DI CROSS-PRESENTAZIONE: Come un Ag fagocitato raggiunge il proteasoma nel citosol CROSS-PRESENTATION Solo le CELLULE DENDRITICHE sono in grado di presentare antigeni endocitati dall'esterno anche attraverso la VIA CITOSOLICA, che lega i peptidi a MHC-I (CROSS-PRESENTATION). Quindi, la CROSS-PRESENTATION può portare alla generazione di risposte T citotossiche contro virus che non infettano le DC stesse. CROSS-PRESENTATION per trasferimento intercellulare attraverso gap junctions Peptidi citosolici di cellule non APC professioniste trasferiti attraverso gap-junctions attraverso i citoplasmi delle 2 cellule. Un emicanale formato da 6 molecole di connessina si assembla con un emicanale analogo sulla cellula adiacente. Gli oncogeni ras, src, neu e le proteine virali di HSV-2 e HPV-16 chiudono queste connessioni. immunoevasione tumorale e virale Peptide transfer mediato da gap-junctions Cross-presentation: Phagosome Model Sec61 associated phagosome Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004 Cross-presentation: ER Model Direct access to the ER via transiently available continuities Ackerman and Cresswell, Nat. Immunol., 2004 Cross Presentation Models Jensen, 2007 Altre vie….. EVENTI CELLULARI DELL’AUTOFAGIA EVENTI COINVOLTI NELL’AUTOFAGIA LE FUNZIONI DELL’AUTOFAGIA La presentazione di un Ag citosolico Quadro generale…… LA PRESENTAZIONE DI ANTIGENI EXTRACELLULARI E CITOSOLICI A POPOLAZIONI DIFFERENTI DI LINFOCITI T T HELPER T KILLER LA PRESENTAZIONE DI ANTIGENI SELF AI LINFOCITI T: Controllo: Delezione clonale o attivazione dei linfociti T regolatori Regulatory T CELLS Not only proteins… LIPID ANTIGEN PRESENTATION REQUIRES NON CLASSICAL MHC I MOLECULES THE CD1 MOLECULE PRESENT DIVERSE PATHOGEN-DERIVED LIPID ANTIGENS Antigeni lipidici complessi microbici e CD1. Struttura del CD1 e somiglianza con MHC-I. - Ag Lipidici (tasca idrofobica). 60 Molecole MHC, classe ID: CD1: CD1A, CD1B, CD1C, CD1D e CD1E - associano nella tasca Ag glicolipidici e li presentano ai linfociti T Presentano lipidi e lipopeptidi tipici del micobatterio della tubercolosi Le cellule dendritiche ed i macrofagi presentano i lipidi legati al CD1 ai linfociti T. I GENI CD1 NELL’UOMO LA FUNZIONE DELLE CELLULE CHE PRESENTANO L’ANTIGENE (APCs) FUNZIONI DELLE DIVERSE CELLULE CHE PRESENTANO L’ANTIGENE Sono rappresentati i 3 maggiori tipi di cellule che presentano l’antigene (APC) alle cellule CD4. Hanno la funzione di presentare l’antigene ai diversi stadi e ai diversi tipi di risposta immunitaria. Le cellule T effettrici attivano i magrofagi e i linfociti B tramite la produzione di citochine e tramite l’espressione di molecole di superficie. Nella fase di riconoscimento dell’Ag intervengono le cellule APC Le APC “PROFESSIONISTE” Le proprietà delle diverse APC Le APC hanno una diversa distribuzione anatomica nei linfonodi Pathways of internalization of exogenous Ag by professional APC B CELLS M and DENDRITIC CELLS TIPI E FUNZIONI DELLE CELLULE CHE PRESENTANO L’ANTIGENE Tipi di cellule Funzioni principali Cellule dendritiche Iniziazione della risposta delle cellule T ad antigeni proteici (priming) Macrofagi effettori della risposta immunitaria cellulo-mediata Linfociti B Presentazione dell’antigene alle cellule T CD4+ helper nella risposta immunitaria umorale Cellule endoteliali vascolari Promuovono l’attivazione delle cellule T antigene-specifiche nel sito di esposizione dell’antigene Cellule epiteliali e mesenchimali Funzione fisiologica non conosciuta Le cellule Dendritiche sono particolarmente importanti nell’attivazione dei linfociti T. • I linfociti T naïve richiedono l’attivazione attraverso: cellule Dendritiche, Macrofagi, o altre APCs “professionali”. • Le cellule Dendritiche sono molto efficienti nella presentazione, poichè esse non solo prendono l’Ag, ma anche si muovono verso i linfonodi regionali per incontrare i linfociti T naïve. • Queste APCs “professionali”, presentano il peptide antigenico/MHC, insieme a segnali di costimolo. • La costimolazione è una interazione cruciale tra le cellule dell’immunità innata e quelle dell’immunità adattativa. THREE SIGNALS ARE REQUIRED FOR LYMPHOCYTE ACTIVATION Cytokines 3 Costimulatory molecules Figure 6-1 Le cellule dendritiche immature, nei tessuti catturano attivamente e processano gli antigeni. Dopo la maturazione, esse migrano al linfonodo regionale drenante e presentano l’Ag ai linfociti T. Figure 6-2 Green, MHC Red, Lysosomes Le cellule Dendritiche stabiliscono contatti multipli con I linfociti T. DENDRITIC CELL - T LYMPHOCYTE INTERACTION CELLULE DENDRITICHE Micrografia di cellule dendritiche derivate da precursori del midollo osseo. Micrografia elettronica di una cellula dendritica. Da notare le protuberanze estensive della membrana. C, D: cellule dendritiche della pelle illustrate schematicamente (C) e in una sezione di pelle colorata con un anticorpo specifico per le cellule di Langerhans (D). E, F: cellule dendritiche in un linfonodo illustrate schematicamente (E) e in una sezione di linfonodo. Le cellule colorate in verde sono cellule B nei follicoli, mentre le rosse sono cellule dendritiche nella zona a cellule T. RUOLO DELLE CELLULE DENDRITICHE NELLA CATTURA E PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE. Le cellule dendritiche immature presenti nella pelle (cellule di Langerhans) catturano gli antigeni che entrano attraveso il derma e li trasportano nei linfonodi regionali. Durante questa migrazione le cellule maturano e presentano l’antigene in maniera efficiente. Figure 6-12 Activated Downloaded from: StudentConsult ) © 2005 Elsevier