7 tcr

Corso di Immunologia
A.A. 2009-10
Il recettore per l’antigene dei linfociti T
Generation of diversity (GOD-II)
1
Il recettore dei linfociti T (1)
TCR
Due catene polipeptidiche:
• ognuna costituita da una porzione variabile (V) e
da una costante (C)
• Il sito di legame per l’antigene é dato dall’unione
dei due domini a livello della regione variabile
2
Il recettore dei linfociti T (2)
Il TCR e le immunoglobuline fanno parte di un’unica grande
famiglia di molecole chiamata "superfamiglia delle
immunoglobuline".
Il TCR è MONO-VALENTE (lega solamente 1 antigene),
mentre le Ig sono "bivalenti" (legando due determinanti
antigenici).
A differenza delle Ig, il TCR non è mai secreto, ma rimane
attaccato alla membrana del suo linfocita. A riposo, ogni
linfocita T espone sulla sua superficie circa 30.000
molecole di TCR.
3
Struttura dei recettori T per l'antigene
I TCR sono eterodimeri di natura glicoproteica formati
da due catene polipeptidiche legate tra di loro con ponti
disolfuro ed ancorati alla superficie dei linfociti T in
associazione con il complesso CD3.
I complessi CD3-TCR contengono almeno 7 catene
polipeptidiche: due catene TCR e almeno 5 catene CD3.
Due tipi di TCR: un eterodimero α/β ed un eterodimero
γ/δ (quest’ultimo presente in una minoranza dei linfociti
circolanti, intorno al 5% di tutti i linfociti T) .
4
Struttura
Il TCR è simile ad un
frammento Fab legato
alla membrana.
5
Struttura
TCR:
è
composto
da
due
catene
glicoproteiche trans-membrana (α e
β). La porzione extracellulare di tali
catene consiste di due domini simili
rispettivamente al dominio V e C delle
Ig. Entrambe hanno un breve
segmento analogo alla regione
cerniera delle immunoglobuline, che
connette i domini V e C alla
membrana, e contiene il residuo di
cisteina che forma il ponte disolfuro
intercatena.
Le eliche trans-membrana delle due
catene contengono aminoacidi carichi
(basici) all’interno del segmento
idrofobico. La catena α ne contiene
due, la β solo uno.
6
Struttura del TCR α e β
Figure 3-13
7
Struttura dei recettori T per l'antigene
Il TCR (nella maggior parte dei casi α e β) presenta tre domini:
• un dominio extracellulare formato dalle due catene e in particolare
dalle due regioni, costante e variabile, di esse, e dalla cosiddetta
regione cerniera dove é presente il ponte disolfuro tra residui di
cisteina;
• un dominio transmembrana dove sono presenti aminoacidi carichi
positivamente che interagiscono con altre molecole di membrana;
• un dominio intracellulare formato dalle due corte code delle catene
α e β, rispettivamente di 9 e 12 aminoacidi.
Vi è inoltre una coda intra-citoplasmatica, a cui sono legate varie
molecole importanti nella trasduzione del segnale (quarto dominio).
8
Struttura dei recettori T per l'antigene
• La catena α é una glicoproteina acida di 40-50 kD
• La catena β é una glicoproteina di 40-45 kD non carica o
basica
• La catena γ umana é una glicoproteina di grandezza variabile
tra 36-55 kD (a seconda della lunghezza della catena e dal
grado di glicosilazione)
• La catena δ umana é lunga 40-60 kD.
• Ciascuna catena (alfa, beta, gamma e delta) e` divisa in un
dominio variabile nella regione N-terminale ed uno costante
nella regione C-terminale (parte extra-membrana).
9
Struttura dei TCR
(cristallografia ai raggi X)
Figure 3-29
Circa il 95% dei linfociti totali ha un recettore di tipo αβ, il restante 5% ha un
recettore di tipo γδ.
10
Struttura dei recettori T per l'antigene
Dominio V: 102-119 aa con due cisteine che formano un
ponte disolfuro e stabilizzano il "loop".
Dominio C: 138-179 aa e può essere suddiviso in 4 domini
funzionali codificati da esoni separati. La regione Cterminale e` ricca in aminoacidi idrofobi, circa 20-24, che
permette l'ancoraggio del recettore alla membrana (dominio
transmembrana) e di una sequenza idrofilica, 5-12 aa, che
costituisce la porzione intra-citoplasmatica (quarto dominio).
Il legame disolfuro tra le due catene é situato nel secondo
dominio della regione costante che presenta una cisteina. I
domini V delle catene del TCR, in particolare α e β,
presentano un’alta identita` aminoacidica con i rispettivi
domini
delle
catene
leggere
e
pesanti
delle
11
immunoglobuline (25-30%)
Struttura dei recettori T per l'antigene
(e la ricombinazione somatica)
La Regione Variabile (V) della catena α è formata dalla
ricombinazione di 2 segmenti genici separati: V e J
(come la catena leggera delle Ig).
La Regione V della catena β è invece formata
dall’unione di 3 segmenti genici: V, D e J (come la
catena pesante delle Ig).
Grazie alla omologia dei domini V e C con quelli delle
Ig, le molecole TCR fanno parte della famiglia
supergenica delle Ig (supergene family).
12
Struttura dei recettori T per l'antigene
A livello del sito di riconoscimento e legame per l’antigene,
come nel caso delle Ig, sono presenti delle regioni
ipervariabili, ossia regioni in cui é concentrata la maggiore
variabilità della catena aminoacidica.
Nella porzione V(α) e V(β) si possono distinguere tre regioni
ipervariabili
definite
"Complementary
Determining
Regions" (CDR1, CDR2 e CDR3) che formano i punti di
contatto del TCR con l'antigene e le molecole MHC. Queste
regioni hanno una particolare disposizione che rispecchia in
tutto e per tutto la loro funzione: le regioni CDR1 e CDR2
(una per ciascuna catena del TCR) hanno una
localizzazione più periferica rispetto alle due regioni CDR3,
che si trovano al centro della tasca di legame.
13
Struttura dei recettori T per l'antigene
Utilizzando un modello cristallografico di interazione tra:
1.
molecole di classe I (HLA-A2),
2.
un peptide antigenico
3.
ed il TCR,
é stato osservato che CDR1 e CDR2 prendono contatto con
i primi due domini della catena alfa (HLA-A2) e CDR3
prende contatti con il peptide. In questo modo, le regioni
CDR3 prendono contatto direttamente con il peptide
antigenico presentato al TCR dalle molecole MHC,
mentre le regioni CDR1 e CDR2 prendono contatto con
le molecole MHC stesse.
14
Struttura dei recettori T per l'antigene
Le due regioni CDR3 sono quelle dove la variabilità
aminoacidica è maggiore ed infatti prendono contatto
con il determinante antigenico; le regioni CDR1 e
CDR2 hanno una variabilità nettamente minore ed è
quindi logico che prendano contatto con le molecole
MHC che sono molto meno variabili del peptide
antigenico.
CDR1 e CDR2 sono codificati dai segmenti genici V, e
CD3 dai segmenti V e J per α e V, D e J per β.
15
Espressione dei TCRs: γ/δ
Nei primi stadi dello sviluppo del timo tali cellule
rappresentano la popolazione dei timociti piu`
abbondante. Nel topo una maggiore distribuzione dei
cloni con TCR γ/δ é stata vista nell'epitelio intestinale
e nei linfociti residenti nel polmone.
Fino ad ora non e`stata messa in evidenza una grande
variabilita` del TCR γ/δ e proprio per la bassa
variabilità e per la distribuzione nei tessuti di contatto
con l'ambiente esterno, tale recettore potrebbe
rappresentare la prima difesa dell' organismo verso
batteri e funghi.
16
Linfociti T γ/δ differiscono dagli α/β per:
1. Tipo di antigene che riconoscono,
2. Espressione dei corecettori CD4 e CD8,
3. Distribuzione anatomica delle cellule mature.
Distribuzione dei Linfociti T γ/δ:
•
•
•
<5% linfociti T degli organi linfoidi periferici,
15% linfociti associati alle cellule epiteliali
dell’intestino tenue,
40% dei linfociti interposti tra le cellule epiteliali
dell’intestino crasso.
17
Espressione dei TCRs: α/β
Il TCR α/β e` il recettore classico coinvolto nel
riconoscimento dell'antigene espresso sulla membrana
delle cellule presentanti l'antigene (APC) in
associazione con le molecole codificate da Maggior
Complesso di Istocompatibilita (MHC).
Per quanto siano stati descritti linfociti con TCR γ/δ che
riconoscono alloantigeni sia di classe I che di classe II
ed altri antigeni in maniera MHC ristretta, non é stato
ancora trovato l'elemento di restrizione del recettore
γ/δ.
18
Molecole associate al TCR
Le code intracitoplasmatiche del TCR hanno la
caratteristica di essere troppo piccole per riuscire a
trasdurre il segnale proveniente dal contatto tra
recettore ed antigene, ovvero l'informazione che
arriva dalla membrana cellulare e va al nucleo.
Questa funzione viene allora svolta da un complesso
proteico di membrana chiamato complesso CD3.
19
CD3
Tale complesso é costituito da tre proteine, omologhe
tra loro e alle Ig, dette γ, δ ed ε; queste catene si
associano tra loro a formare gli eterodimeri γε e δε i
quali interagiscono con il TCR a livello dei domini
transmembrana grazie agli aminoacidi carichi
negativamente che qui sono presenti. Il complesso
CD3 é costituito anche da altre due catene chiamate
ζ e η le quali si associano tra loro a formare
l’omodimero ζ−ζ (nel 90% dei casi) o l’eterodimero ζ−
η (nel restante 10% dei casi).
20
CD3
Il dimero ζ e η é interamente contenuto a livello
intracitoplasmatico ed ha un ruolo fondamentale nella
trasduzione del segnale. Non é noto se le due
diverse catene conferiscano alla cellula diverse
proprietà funzionali; si sa però che le due proteine
derivano dallo stesso trascritto primario mediante un
meccanismo di splicing alternativo e che presentano
lievi differenze a livello dell’estremità C-terminale.
La porzione citoplasmatica del complesso CD3
contiene domini ITAM (immunoreceptor tyrosinebased activation motifs).
21
CD3
L’associazione del CD3 al TCR é necessaria per il trasporto
del recettore in membrana: questo processo ha inizio nel
reticolo endoplasmatico dove, in un primo momento, al
complesso αβ si lega una catena detta ω. Qui cominciano
anche ad assemblarsi i dimeri γε e δε che poi verranno
trasportati nel Golgi insieme alle altre catene; nel Golgi le
catene γ, δ ed ε si legano al complesso αβ scalzando così
la catena ω che viene degradata, dopodiché al
complesso αβγδε si lega anche il dimero ζ−ζ o ζ−η.
Quest’ultimo evento è necessario per il trasporto del TCR in
membrana dal momento che i complessi αβγδε che non
legano tali dimeri vengono degradati.
22
CD3
Il complesso CD3 traduce tali segnali (trasduzione) in seguito al
riconoscimento antigenico, che innesca i molteplici processi
coinvolti nella attivazione linfocitaria.
Il complesso CD3 e` costituito da molecole non-polimorfiche e fa
parte della famiglia supergenica delle Ig. Il complesso CD3 é
stato identificato prima del TCR grazie ad un anticorpo
monoclonale oggi conosciuto come anti-CD3. Gli anticorpi antiCD3 riconoscono il 100% dei linfociti T. Anticorpi anti-CD3
attivano (o tollerizzano) tutti i linfociti T.
Sia le molecole TCR che le molecole CD3 sono fisicamente
associate tra di loro e questa associazione é richiesta per
l'espressione sulla superficie cellulare sia del TCR che del CD3.
23
Struttura del co-recettore CD4
Il
monomero CD4
domini
simili
immunoglobulinici.
contiene 4
a
quelli
La molecola CD4 è presente sui
linfociti T con prevalente funzione
helper.
24
Struttura del co-recettore CD4
Il dominio amino-terminale D1 ha una struttura
simile al dominio V di una Ig. Il dominio D2, pur
essendo chiaramente correlato a quello
immunoglobulinico, è diverso sia dai geni C che
dai V ed è stato denominato C2. Il sito di legame
per le molecole MHC di classe II coinvolge,
probabilmente, sia D1 che D2.
La porzione extracellulare del CD4 è formata da
una struttura rigida, costituita dai domini D1 e
D2, collegata da una giunzione flessibile agli altri
2 domini della molecola detti D3 e D4. Nella
struttura del CD4 si riconoscono inoltre un
dominio transmembrana e uno intracellulare.
25
CD4
Mediante i domini D1 e D2 il CD4 lega un sito del
dominio β2 della molecola MHC II posto molto
lontano dal sito di legame fra la stessa molecola
MHC e il TCR: per questo motivo il CD4 e il TCR
possono legare contemporaneamente il complesso
molecolare MHC II-peptide.
Il TCR ed il CD4 vengono a contatto soltanto durante il
riconoscimento dell’antigene ed hanno un effetto
sinergico nell’induzione del segnale. La presenza del
CD4 determina una diminuzione pari a 100 volte
della dose di antigene necessario per indurre
l’attivazione.
26
Struttura del co-recettore CD8
La molecola CD8 è un eterodimero
formato da una catena α e una β
covalentemente legate da un ponte
disolfuro; una forma alternativa di CD8
è un omodimero di catene α (αα). Le
catene CD8α e CD8β hanno strutture
molto simili tra loro. Ciascuna
possiede un dominio simile a quello V
delle Ig ed un tratto di catena
peptidica, che probabilmente si trova
in una conformazione estesa, e serve
ad ancorare il dominio superiore alla
membrana cellulare.
27
CD8
La molecola CD8 è presente sui linfociti T con
prevalente funzione citotossica. Tale molecola è un
eterodimero formato da una catena α ed una catena
β legate da un ponte disolfuro. Le due catene hanno
una struttura simile, avendo ciascuna un singolo
dominio omologo alla porzione V delle Ig e un lungo
peptide con conformazione distesa che lega il primo
dominio alla membrana. Il CD8 lega, mediante il
dominio α, il dominio α3 della molecola MHC I.
Anche il CD8 aumenta di circa 100 volte la sensibilità
della cellula all’antigene.
28
Struttura dei co-recettori: CD4 e CD8
Figure 3-15
29
CD4 e CD8
Nonostante la struttura di queste due molecole sia
molto diversa, entrambe svolgono la funzione di CORECETTORI e mediano il cosiddetto SECONDO
SEGNALE, ossia il segnale co-stimolatorio aspecifico
Il segnale NUMERO 1 è invece specifico in quanto è
dato dal legame dell’antigene al recettore linfocitario.
30
TCR-CD3-CD4 complex
31
Espressione dei TCRs
Il recettore T α/β e` ampiamente distribuito sulle cellule
linfoidi ad attivita` regolatrice e/o effettrice (fenotipi
CD4 e CD8 positivi).
Il recettore T γ/δ, che è espresso sull' 1-10% dei linfociti
T periferici sia nell'uomo che nel topo, e`
principalmente espresso sulle cellule CD4 CD8
negative (conosciute come doppie negative), anche
se sono stati descritti cloni T γ/δ, CD8+ CD4- e in
minore misura cloni T γ/δ, CD4+ CD8-.
32
Generation of diversity of T cells (GOD-II)
Figure 7-2
33
Generation of diversity of T cells (GOD-II)
Figure 7-13
34
I geni del TCR
I geni codificanti per la catena α, β, γ, e δ del TCR hanno una
organizzazione simile a quelli codificanti per le Ig ed
utilizzano meccanismi biomolecolari simili per generare una
vasta diversita` di siti combinatoriali con l'antigene.
I geni che codificano per le catene α, β, γ, e δ sono composti
da elementi V, J e C. Nel caso di β e δ vi sono piccoli
segmenti genici D situati tra le regioni V e J. Ciascuno di
questi segmenti e’ codificato da loci indipendenti che
riarrangiano per produrre il gene espresso. Tali loci
presentano la seguente localizzazione cromosomica:
nell'uomo, α e δ sul cromosoma 14 e β e γ sul 7; nel topo, α
e δ sul cromosoma 14 , β sul 6 e γ sul 13.
35
I geni del TCR
Il locus genico della catena α é localizzato sul cromosoma 14; esso
é costituito da segmenti V (100 nel topo, 70-80 nell’uomo),
segmenti J (50 nel topo, 61 nell’uomo), e un segmento C.
Il locus genico della catena β é localizzato sul cromosoma 7 ed è
costituito da segmenti V (30 nel topo, 75-80 nell’uomo), due
gruppi di segmenti J (6 segmenti per gruppo sia nell’uomo che
nel topo), due gruppi di segmenti D (2 nel topo e 3 nell’uomo) e
due segmenti C (sia nel topo che nell’uomo).
Il locus genico della catena δ è localizzato sul cromosoma 14 tra i
segmenti V e i segmenti J della catena α, ed è costituito da
segmenti D (2 nel topo, 7 nell’uomo), J (2 nel topo, 3 nell’uomo)
ed 1 segmento C (sia nel topo che nell’uomo). (I segmenti V per
la catena δ si trovano quindi in mezzo ai segmenti V della catena
α.)
36
I geni del TCR
A causa della sua localizzazione tra i geni per la cat α, ogni
riarrangiamento dei segmenti genici della cat α induce una
delezione dei geni δ, che vengono rimossi in due tappe
durante il processo di ricombinazione di Vα con Jα.
L'eliminazione dei geni per la catena δ però non ne comporta
la scomparsa, dal momento che il DNA per i geni δ permane
nel nucleo in forma circolare, e dà origine ai cosiddetti TREC
(T cell receptor Rearrangement Excision Circles), che non
si possono però replicare. Di conseguenza, quando una
cellula si divide, i TREC vengono passati soltanto ad una delle
due figlie; con il ripetersi delle divisioni i TREC vengono poi
diluiti nella popolazione linfocitaria. La quantificazione dei
linfociti T che possiedono i TREC è pertanto un marcatore di
due fenomeni…
37
I geni del TCR
… 1) Il primo riguarda la maturazione cellulare intratimica e
l'efficienza della selezione positiva, dato che le cellule
che iniziano a riarrangiare la catena α producono un
primo TREC, il signal-joint (sj)-TREC, quindi si replicano
3-4 volte (grazie al processo di selezione positiva), infine
concludono il riarrangiamento di Vα su Jα e producono il
secondo TREC, il coding-joint (cj)-TREC (vedi Figura).
38
T Cell Receptor Excision Circles
39
TREC
… 2) Il secondo fenomeno riguarda l'uscita dal timo di
cellule neoformate, dal momento che le cellule che
possiedono i TREC (con cj-TREC presente 3-4 volte più
di sj-TREC) sono i "recenti emigranti dal timo" (recent
thymic emigrants, RTE) (Verschuren, J Immunol.
158:1208-1216, 1997; Douek, Nature 396: 690-695,
1998; Jamieson, Immunity 10: 569-575, 1999), e danno
una diretta e precisa indicazione della funzionalità
dell'organo.
40
I geni del TCR
A livello della catena β nell'uomo, vi sono almeno 75-100
segmenti V, 2 D, 13 J. Sono state calcolate
approssimativamente almeno 3500 catene β. Ciascun
gene C e` composto da 4 esoni che corrispondono ai
domini strutturali delle regioni costanti. Il primo codifica i
primi
125
aa
aminoterminali
della
porzione
extramembrana; il secondo, un mini esone, che codifica
una regione di 6 aa (hinge region) contenente il residuo
di cisteina coinvolto nel ponte disolfuro che unisce la
catena β alla α; il terzo la porzione idrofobica
transmembrana di 36 aa ed il quarto i 5 aa citoplasmatici
e la porzione non tradotta del mRNA.
41
L’organizzazione germinale del locus β
Il locus TCRβ (cromosoma 7) ha un’organizzazione diversa da
quello α. Possiede 52 segmenti genici funzionali Vβ
posizionati ad una certa distanza da due gruppi separati, uno
comprendente un singolo segmento genico D insieme a sei o
sette segmenti J e l’altro formato da un solo gene C.
Il locus TCRβ è interrotto fra i segmenti J e V dalla presenza del
locus TCRδ (non mostrato in figura) sempre del recettore T.
42
I geni del TCR
I geni della catena α sono formati nell'uomo da almeno 50100 V e 60-100 segmenti J e un gene C. Postulando
l'esistenza di almeno 100 J si possono avere almeno
8000 catene alfa. Non e` stato possibile fare una mappa
dei loci della catena α sia nell'uomo che nel topo, in
quanto i segmenti di DNA sono molto lunghi e la
presenza di un altro locus (il locus δ) rende piu` difficile
l'analisi di questa regione cromosomica. Percio`,
assumendo una associazione random tra α e β, la
potenziale variabilita` del TCR umano α/β e` di 1,8 x
107 differenti eterodimeri. Nel topo lo stesso calcolo ha
portato a 8,1 x 107 possibili combinazioni.
43
L’organizzazione germinale del locus α
Il locus TCRα (cromosoma 14) consiste di 70-80 segmenti genici
Vα ciascuno preceduto da un esone per una sequenza leader
(L). Non è noto quanti siano esattamente i segmenti genici Vα
funzionali. Ad una distanza considerevole dai segmenti genici
Vα, si trova un gruppo di 61 segmenti Jα. Questi sono seguiti
da un solo gene C formato da esoni separati per il dominio
costante e quello cardine e da un solo esone che codifica la
regione citoplasmatica e trasmembrana
44
I geni del TCR
La famiglia dei geni γ si presenta con una organizzazione
genomica differente tra il topo e l'uomo. Infatti nel topo e`
organizzata in 4 clusters ciascuno contenente segmenti V, J, e
C. Nell'uomo e` molto simile all'organizzazione di β, vi sono 9
V associati con cinque regioni J e 2 geni C. Nell'uomo sono
stati trovati: un locus Cγ1 e due forme alleliche di Cγ2. Cγ1 e`
formato da tre esoni di cui il secondo contiene un codone che
codifica per una molecola di cisteina presumibilmente
coinvolta nel ponte disolfuro tra γ e δ. Le forme alleliche di Cγ2
differiscono per un duplicato ed un triplicato del secondo
esone, ma questi esoni non contengono il codone per la
cisteina. Le molecole tradotte inoltre presentano differenti siti
di glicosilazione, quattro in Cγ1 e 5 in C γ2.
45
I geni del TCR
I geni della catena δ sono situati tra i segmenti genici V e J
dei geni α. Nel topo il segmento C è situato 75Kd 5' rispetto
a C (α). Nell'uomo, per quanto sia piccolo il numero di
trascritti analizzato, sono stati trovati 6 V, 3 J, 3 D ed uno C
dimostrando una limitata diversita` ricombinatoriale.
Ciononostante, vi é una enorme potenziale diversità nei
recettori γδ, dovuta sia alla variabilità delle sequenze
giunzionali che al fatto che nella catena δ uno o più
segmenti D possono essere utilizzati nei fenomeni di
riarrangiamento.
46
L’organizzazione dei loci γ e δ
I loci TCR γ e TCR δ, come quelli TCRα e β, sono costituiti dai
segmenti genici V, D e J e dai geni C. Il locus codificante la
catena δ è compreso interamente all’interno del locus della
catena α. I tre segmenti genici Dδ, i tre segmenti Jδ ed il
singolo gene δ C sono localizzati fra i clusters dei segmenti
genici Vα e quello dei segmenti genici Jα, mentre i segmenti
genici Vδ, sono inframezzati fra i segmenti Vα; non è noto
esattamente quanti essi siano, ma ve ne sono sicuramente
almeno quattro.
47
L’organizzazione dei loci γ e δ
Il locus TCRγ umano ha due geni C, ciascuno con le proprie
sequenze J. Il locus γ murino ha un’organizzazione più
complessa che consta di tre clusters funzionali di segmenti
genici γ, ciascuno comprendente i segmenti V e J ed un gene C.
Il riarrangiamento dei loci γ e δ avviene come negli altri loci del
TCR, con la differenza che durante il riarrangiamento di TCRδ
possono venire usati, nello stesso gene, entrambi i segmenti D.
L’utilizzo di entrambi i segmenti D porta ad una maggiore
variabilità della catena δ, soprattutto perché possono venire
aggiunti dei nucleotidi in più del punto di giunzione tra due
segmenti genici D oltre che nelle giunzioni V-D e D-J.
48
Riarrangiamento ed espressione del gene per
le catene α e β del TCR
I geni per le catene α e β del
TCR sono formati da segmenti
discreti che si legano insieme per
ricombinazione somatica che
avviene durante la maturazione
della cellula T. I geni funzionali
delle catena α e β si formano allo
stesso modo dei geni delle Ig.
Per la catena α, un segmento
genico Vα si riarrangia con un
segmento genico Jα in modo da
formare l’esone funzionale della
regione V. Lo splicing del
prodotto di trascrizione composto
dall’esone VJα e da Cα genera
l’mRNA che verrà tradotto nella
proteina che costituisce la catena
α del TCR.
49
Riarrangiamento ed espressione del gene per
le catene α e β del TCR
Per la catena β, così come
avviene per la catena pesante
delle Ig, il dominio variabile è
codificato da tre segmenti
genici, Vβ, Dβ, e Jβ. Il
riarrangiamento
di
questi
segmenti
genici
genera
l’esone VDJβ della regione V
funzionale che verrà poi unito
per splicing con Cβ: l’mRNA
verrà tradotto per dare la
catena β del TCR. Subito
dopo
che
sono
state
sintetizzate, la catena α e β si
appaiano
e
formano
l’eterodimero α:β del TCR.
50
Generation of Diversity – II
Quali sono i principali meccanismi che generano la diversità
del TCR?
1.
Il numero elevato di segmenti V, D e J della linea
germinale;
2.
La ricombinazione somatica dei diversi segmenti durante il
riarrangiamento che avviene in modo del tutto casuale;
3.
La diversità giunzionale, che coinvolge sequenze
codificanti in corrispondenza delle giunzioni VJ, VD, DJ, e
che é data dall’aggiunta casuale di nucleotidi e dalla
imprecisione nella giunzione dei segmenti genici;
4.
L’appaiamento delle catene α e β che serve a moltiplicare
la diversità generatasi in ogni singola catena.
51
La generazione della diversità dei TCRs
Confronto tra il numero
dei segmenti genici ed
i modi in cui si ottiene
la diversità nei TCR e
nelle Ig umane.
È importante sottolineare
che solo la metà delle
catene k contengono i
nucleotidi-N.
Nella
figura
non
viene
considerata,
come
fonte di diversità delle
immunoglobuline,
l’ipermutazione
somatica.
52
I geni del TCR
A differenza di quanto accade per le immunoglobuline, la
diversità nei recettori della cellula T non é aumentata
da meccanismi di ipermutazione somatica, ossia dalla
comparsa di mutazioni casuali dopo che é già avvenuto il
riarrangiamento dei geni.
53
I geni del TCR mancano di
ipermutazione somatica
Il meccanismo di ipermutazione somatica (sostituzione di
singole basi della regione V) che avviene durante
l'attivazione dei linfociti B non e` stata osservata nei linfociti
T, suggerendo che il repertorio TCR nei linfociti maturi
(quelli cioé che hanno già subito la selezione timica) non
subisce una variazione nella affinità nelle risposte
secondarie, come avviene per le Ig.
Per quanto i segmenti V dei geni dei TCR siano
numericamente inferiori rispetto a quelli delle Ig, le
combinazioni di associazione tra i segmenti V, D, e J e le
diversità giunzionali fanno si che teoricamente si possano
formare più molecole γδ e αβ che Ig.
54
I geni del TCR mancano di
ipermutazione somatica
Le spiegazioni possibili di questo fenomeno potrebbero essere:
• evitare che l’eccessiva variabilità del recettore causata
dall’ipermutazione possa favorire l’emergere di cloni di linfociti
T mutanti verso gli auto-antigeni durante la risposta
immunitaria;
• evitare la perdita del riconoscimento delle molecole MHC da
parte del linfocita T e quindi la non responsività immunitaria.
• o semplicemente l’ipermutazione somatica è un meccanismo
acquisito ed esclusivo delle cellule B poiché devono secernere
anticorpi con alta affinità al fine di captare le varie tossine
presenti nei fluidi extracellulari.
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