T un B limfoc ītu antigēna receptori un palīgmolekulas

1. T un B limfocītu antigēna receptori un palīgmolekulas

2. antigēns T limfocīts APŠ

3. Šūnu komunikācija ► Šūnu kontakts caur šūnu virsmas receptoriem: šūnu virsmas proteīni, kuri tiek klasificēti kā CD (= cluster of differentiation) molekulas. APŠ T šūna TCR MHC B7 CD28 ► Šūnu kontakts ar šķīstošo molekulu starpniecību, tādu kā citokīnu (interleikīni-IL) vai hemokīnu (CCR, CXCR). IFN-g APŠ T šūna IL-12

4. Leikocīti Atkarībā no šūnu diferenciācijas un aktivācijas pakāpes uz membrānas virsmas tiek ekspresētas dažādas molekulas – Cluster of Differentiation (CD) antigens. Tiek detektētas ar anti-leikocītu monoklonālām antivielām (mAb) CD45 ir visām leikocītu grupām

5. Kā tika piešķirti nosaukumi leikocītu virsmas molekulām? • Ņemot vērā funkciju, kuru ietekmē anti- leikocīta monoklonālā antiviela. • LFA-1- limfocīta funkciju asociētais antigēns. • Anti-LFA1 antivielas traucē limfocītu adhēziju. • Zinātniskās grupas piešķir savus nosaukumus, piemēram B7, B220. • B nozīmē, ka šīs molekulas biežāk ir ekspresētas uz B šūnu virsmas. • Sistemātiski tiek piešķirti CD antigēna numuri

6. Leikocītu virsmas molekulas Human Leukocyte Differentiation Antigens (HLDA) Human Cell Differentiation Molecules (HCDM) organizācija • izstrādā CD nomenklatūru • raksturo CD molekulas (to struktūru, funkcijas un izplatīšanu) • Šūnu virsmas molekula iegūst CD numuru, ja pie tās saistās 2 specifiskas monoklonālās antivielas. • Ja, šūnu virsmas molekula vēl nav labi raksturota vai pie tās saistās tikai 1 antiviela, tad CDw (CDw186). 350- 500 molekulas ir jau noraksturotas. Kopsummā leikocītu šūnu virsmas molekulu skaits varētu sasniegt 2500- 4000 molekulas. www.hcdm.org

7. Antivielas pret CD molekulām • CD molekulu skaits • CD molekulas pozitīvo šūnu skaits • CD pozitīvo šūnu lokalizācija audos • Atlasa CD pozitīvās šūnas no šūnu suspensijas Pielietojums: • Diagnostikā • Terāpijā CD4+ šūnas- HIV infekcijā (AIDS), lai sekotu terapijas efektivitātei un slimību attīstībai. CD64 ekspresija uz neitrofīlu virsmas paaugstinās dažu stundu laikā audu bojājumu vai iekaisumu gadījumā. Izmanto asins saindēšanas diagnozē.

8. CD antivielu pielietojums terapijā OKT3 , CD3 antivielu, pielieto, lai mazinātu audu atgrūšanas risku Klīnikā esošās antivielas > 200 antivielas ir klīniskajā stadijā

9. T-šūnas aktivācijai nepieciešams: • specifiskā antigēna atpazīšana • stabila adhēzija ar APŠ • signāla pārnese no šūnas virsmas uz kodolu CD3 T-šūnas receptors TCR z Palīgmolekulas • pastiprina signāla pārnesi • veido otru signālu nepieciešamo T-šūnas aktivācijai • stabilizē T-šūnas piesaisti pie APŠ (adhēzijas molekulas)

10. T-šūnas receptors (TCR) B-šūnas receptors (BCR;Ig)

11. T-šūnu antigēna receptors (TCR) atpazīst aminoskābes abos Antigēna peptīdā MHC molekulā Antigēna atpazīšanas specifiskums MHC restrikcija

12. Self MHC restriction Katra indivīda T-šūnas atpazīst svešus antigēnus TIKAI TAD, ja šie peptīdi ir piesaistīti un izstādīti uz paša indivīda MHC molekulām. Peter Doherty Rolf Zinkernagel 1973-1975.g. atklājumi Nobeļa prēmija 1996. gadā

13. abTCR struktūra ► 2 transmembrānas polipeptīdu ķēdes, a un b. Abas ķēdes ir kovalenti saistītas ar disulfīdu tiltiņiem. Katra a un b ķēde sastāv no • Ig-līdzīgā variablā domēna (V) • Ig-līdzīgā konstantā domēna (C) • Hidrofobā transmembrānas rajona • Īsā citoplazmiskā rajona

14. ab TCR struktūra • Divi īsi enģes (hinge) rajoni ar disulfīdu tiltiņiem kovalenti sasaista a un b ķēdes. • Hidrofobais transmembrānas rajons ar pozitīvi lādētu Lys (a ķēdē) vai Lys, Arg (b ķēdē). Šīs pozitīvi lādētas aminoskābes mijiedarbojās ar negatīvi lādētām aminoskābēm, kuras atrodas citos polipeptīdos (CD3), kas ir daļa no TCR kompleksa.

15. VH VH VL VL CH1 CH1 CL CL CH2 CH2 -S-S- -S-S- CH3 CH3 -S-S- -S-S- TCR struktūra Imunoglobulīnu (Ig) struktūra smagā vieglā

16. TCR vislielākā sekvences dažādība ir koncentrēta CDR3 rajonā. TCR variablie rajoni ▶ Trīs komplementaritāti noteicošie rajoni (CDR) a ķēdē. Trīs CDR b ķēdē. Specifiski atpazīst peptīdu – MHC kompleksus ▶Ceturtais CDR b ķēdē (nepiedalās antigēna atpazīšanā) Piesaistes vieta mikrobu produktiem – superantigēniem (Staphylococcus aureus enterotoksīni)

17. Superantigēni Nav nepieciešama superantigēna apstrāde. Savieno T-šūnu ar APŠ tiešā kontaktā vienlaicīgi piesaistoties pie MHCII un TCR. Saistās pie TCR Vb ķēdes tuvu, bet ārpus antigēna piesaistes vietai (CDR rajoniem). Staphylococcus aureus Streptococcus pyogenes enterotoksīni Saista MHCII arī vietā ārpus antigēna piesaistes vietai. MHCII polimorfisms neietekmē šo saistīšanos.

18. Superantigēni • visspēcīgākie T-šūnu mitogēni • lai izraisītu efektu pietiek ar niecīgu superantigēnu koncentrāciju- 0.08 pg/ml (21000 molekulas/ml) • aktivē līdz 20% naivo T-šūnu (peptīdu antigēns aktivē tikai 1 no 105- 106 naivo T-šūnu) Rezultātā masīva T-šūnu mediātora- IL-2, proinflamatorocitokīnu- TNF-a, IL-1b un hemokīna IL-8 sekretēšana, kuri nonāk asinsritē un izraisa akūto toksisko šoku.

19. Superantigēni S.aureus producē toksiskā šoka sindroma toksīnu-1 • Toksiskā šoka sindroms- drudzis, pazemināts asinsspiediens, izsitumi, galveno orgānu darbību traucējumi. Staphylococcus aureus E.coli enterotoksīni izraisa ceļotāju diareju • Saindēšanas ar pārtiku- 1-2h laikā vemšana, diareja. Pietiek ar 1mg toksīna lai izraisītu vemšanu. E.coli

20. CDR veido virsmu MHC-peptīda atpazīšanai • CDRs nodrošina TCR dažādību Tikai 1-2 aminoskābju sānu ķēdes MHC-peptīda kompleksā veido kontaktu ar TCR.

21. abTCR struktūra • C-termināla citoplazmatiskā aste ir tikai 5 - 12 aminoskābju gara Ir pārāk īsa lai varētu pārnest signālus!!! Specifiskās molekulas fiziski ir saistītas ar TCR un pilda signāla pārnešanas funkcijas.

22. TCR saistītās signālmolekulas CD3 z Pēc tam, kad TCR atpazīst un piesaista antigēnu, TCR saistītās signālmolekulas pārnes signālu intracelulāri un aktivē T-šūnu. CD3 unzir identiskas visām T-šūnām neskatoties uz šūnu specifiskumu

23. CD3 molekula sastāv no 3 proteīniem: CD3 g, d un e (homoloģiski) Nekovalenti saistītas ar TCR ab heterodimēru • N-terminālais ekstracelulārais rajons satur vienu Ig- līdzīgo domēnu • Transmembrānas domēns satur negatīvi lādētu asparagīnskābi • Citoplazmiskais domēns ir 44-81 aminoskābju garš. Satur konservatīvus motīvus, kuri ir svarīgi signāla pārnesei - ITAM

24. ITAMImmunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif 6-8 nenosacītas aminoskābes Tirozīns- X-X-leicīns/izoleicīns-X-X-X-X-X-X- Tirozīns-X-X-leicīns/izoleicīns Atrodas citoplazmas astē sekojošām molekulām: • zķēdē • Iga un Igb proteīniem • Fc receptoriem • CD3

25. z ķēde • Īss 9 aminoskābes ekstracelulārais rajons • Transmembrānas rajons satur negatīvi lādētās aminoskābes (asparagīnskābi) • 113 aminoskābju garš citoplazmas rajons • Satur trīs ITAMs Tiek ekspresēta kā homodimērs

26. CD3 un z proteīnu funkcijas CD3 CD3 CDR3 un z proteīni savieno TCR antigēna atpazīšanu ar bioķīmiskiem procesiem, kuru rezultātā notiek T-šūnas aktivēšana. Tyr aminoskābes ITAM motīvā tiek fosforilētas ar Src saimes kināzēm (Lck vai Fyn). Lck ir saistīta ar CD4 vai CD8 molekulu citoplazmisko asti. Fyn ir fiziski saistīts ar CD3 molekulu. ITAM fosfotirozīni saista ZAP-70 molekulu (70kD z-associated kinase), kura aktivē intracelulāros signālpārneses ceļus. Tā rezultātā mainās dažādu gēnu ekspresija.

27. TCR komplekss • ViensabTCR dimērs • Viens CD3geheterodimērs • ViensCD3edheterodimērs • Viens disulfīdu tiltiņiem • saistītais zzhomodimērs

28. T-šūnas receptors (TCR) B-šūnas receptors (BCR;Ig)

29. Limfocītu antigēna receptoru īpašības :T-šūnu receptori un imunoglobulīni

30. TCR ekspresija Visi TCR kompleksa komponenti tiek sintezēti endoplazmatiskā tīklojumā (ET). Viss TCR komplekss tiek savākts ET un tikai tad tiek transportēts uz T-limfocīta šūnu virsmas.

31. d g gd T-šūnu antigēna receptori Tiek ekspresēti uz ab-negatīvām T-šūnām. Mazāk nekā 5% no visām T-šūnām ekspresē gd TCR. Struktūra ir līdzīga ab T-šūnām. gd T-šūnām ir ierobežota dažādība Nejauciet TCR gd ķēdes ar CD3 molekulas gd ķēdēm!!!

32. gd T-šūnu funkcijas Funkcionē kā limfocīti, kuri iesaistās primārā aizsardzībā pret patogēniem. gd T-šūnas NEatpazīst MHC-saistītos peptīdu antigēnus. gd T-šūnas atpazīst • nelielas fosforilētas molekulas, mikrobu alkilamīnus vai lipīdus • proteīnus vai neproteīnu antigēnus, kuriem nav nepieciešama antigēnu apstrāde vai APŠ prezentācija • mikrobu heat shock proteīnus Spēj uzsākt imūnatbildi pret nelielu daudzumu izplatītāko mikrobu, pirms antigēn-specifisko ab T-šūnu iesaistīšanās.

33. NK-T-šūnu antigēna receptori Ekspresē virsmas marķierus, kurus parasti ekspresē tradicionālās T-šunas un NK šūnas. Visas NK-T šūnas atpazīst lipīdus, kuri ir piesaistīti pie MHC I klases līdzīgās molekulas – CD1. Aktivētas NK-T-šūnas producē citokīnus IL-4 un IFN-g. Funkcijas: • Piedalās imūnatbildē pret dažiem patogēniem • Var regulēt adaptīvo imūnatbildi izdalot citokīnus

34. T-šūnas receptoram ir zema affinitāte pret MHC-peptīda kompleksu. Ir nepieciešamas papildus molekulas, kas pastiprina T-šūnas piesaisti pie antigēn prezentējošās šunas. Koreceptori Kostimulējošie receptori

35. T-šūnu koreceptori un kostimulējošie receptori Koreceptori- membrānu proteīni, kuri saistās pie MHC molekulas un atpazīst daļu no tā paša liganda, kuru atpazīst antigēna receptors TCR. Koreceptori pastiprina TCR signālpārnesi. Kostimulējošie receptori–atpazīst molekulas uz APŠ virsmas, kuri NAV peptīdu-MHC kompleksa sastāvdaļa.

36. T-šūnu koreceptori un kostimulējošie receptori

37. CD4 un CD8 koreceptori CD4 un CD8 saista MHC molekulas nepolimorfos rajonus. Funkcijas: • Signāla pārnese antigēna atpazīšanas laikā • Pastiprina T-šūnu piesaisti pie APŠ. Nobriedušas ab T-šūnas ekspresē vai nu CD4 vai nu CD8, bet ne abus. 35% CD8 65% CD4

38. CD4 un CD8 molekulu struktūra CD4 • monomērs • sastāv no 4 Ig-ļīdzīgiem domēniem • hidrofobais transmembrānas domēns • ļoti bāziska 38 aminoskābju gara citoplazmiskā aste CD8 • ar disulfīdu tiltiņiem saistīts heterodimērs (2 radniecīgas ķēdes a un b) • katrā ķēdē ir 1ekstracelulārais Ig-līdzīgais domēns • hidrofobais transmembrānas domēns • ļoti bāziska 25 aminoskābju gara citoplazmiskā aste Transmembrānas glikoproteīni

39. CD4 un CD8 koreceptori

40. CD4 un CD8 molekulu funkcijas CD4+ T-šūnas (citokīnus sekretējošie T helperi) piedalās organisma aizsardzībā pret ekstracelulāriem mikrobiem CD8+ T-šūnas (citotoksiskās) novērš intracelulāro mikrobu izraisīto infekciju. CD4 un CD8 piedalās agrīnos signāla pārneses procesos.

41. CD3 CD3 Lck ZAP-70 T-šūnu specifiskā Src saimes tirozīnkināze – Lck ir nekovalenti, bet cieši saistīta ar CD4 un CD8 molekulu citoplazmātiskajām astēm. Lck fosforilē Tyr CD3 unz ķēžu ITAM motīvos, tādā veidā iniciē T-šūnu aktivācijas kaskādi.

42. CD4 koreceptors CD4 ir cilvēka imūndeficīta vīrusa receptors. CD4 molekulu skaitu izmanto lai noteiktu kā HIV infekcija progresē indivīdā. HIV uzbrūk un iznīcina tās šūnas, kuras uz savas virsmas ekspresē CD4 molekulas. Normālais CD4 skaitsir 800-1600 Ar HIV AIDS < 200

43. Naiviem T un B limfocītiem ir nepieciēšami2 dažādi ekstracelulārie signāli lai iniciētu viņu proliferāciju un diferenciāciju par efektorām šūnām. starp kostimulējošām molekulām Peptīda-MHC kompleksa piesaiste pie TCR. Nodrošina imūnreakcijas specifiskumu Nodod sekundāros signālus T-šūnu aktivācijai

44. CD28 saimes kostimulējošie receptori Kostimulātori uz APŠ virsmas: B7-1 = CD80 B7-2 = CD86 Kostimulātors uz T-šūnu virsmas : CD28 molecule Ekspresēta uz >90% CD4+ T-šūnām 50% CD8+ T-šūnām B7-CD28 saistīšanās • inducē anti-apoptotisko proteīnu ekspresiju • Palielina augšanas faktoru un citokīnu produkciju • Stimulē T-šūnu proliferāciju un diferenciāciju

45. CD2 un SLAM saimeskostimulējošie receptori CD2 receptors: • glikoproteīns, kas atrodas uz > 90% nobriedušo T-šūnu,50%-70% NK šūnu virsmas • satur 2 ekstracelulāros Ig –līdzīgus domēnus CD2 receptoruligands ir LFA-3 (CD 58) Leukocyte Function-associated antigen-3 Funkcijas • darbojās kā intracelulārās adhēzijas molekulas - kā signāla pārneses molekulas

46. APŠ T cell SLAM –Signaling Lymphocytic Activation Molecule • pieder pie CD2 saimes • būtisks membrānas proteīns, satur 2 Ig domēnus, un relatīvi garu citoplazmatisko asti • Citoplazmas aste satur specifisko Tyr-saistītomotīvu – Immunoreceptor Tyrosine-based Switch Motif (ITSM ir atšķirīgs no ITAM). • ITSM saistās pie adaptera - SAP (SLAM- Asociētais Proteīns). SAP satur 2 SH2 domēnus un veido tiltiņu starp SLAM un Fyn (Src saimes kināze, kura ir arī saistīta ar CD3) • Kostimulējošie receptori T un NK šūnās un dažās B-šūnās

47. Citas T-šūnu palīgmolekulas CD44 • Membrānas glikoproteīns, kas ir ekspresēts un nobriedušo T-šūnu, B-šūnu, granulocītu, makrofāgu, eritrocītu un fibroblastu virsmas. • Piesaista hialuronātu, kas palīdz noturēt T-šūnas infekcijas vietās audos un piesaistīt aktivētos un atmiņas T-limfocītus pie endotēlija iekaisuma vietās. CD40 ligands (CD40L vai CD154) • Trimērs un virsmas proteīns, kas ir ekspresēts uz CD4+ T-sūnām • Piesaista CD40 uz APŠun endotēliju šūnu virsmām • T-palīgšūnu efektoro funkciju starpnieks Nāves receptora Fas (CD95) trimēraligands Fas ligands nodrošina vienu no mehānismiem ar kuru citotoksiskie T-limfocīti nogalina mērķa šūnas. Ir iesaistīts T-šūnas apoptozē.

48. “Imunoloģīskā sinapse” ir virsma starp APŠ un limfocītu • Mijiedarbība starp TCR un MHC molekulām nav stipra • Palīgmolekulas stabilizē šo mijiedarbību CD4/ MHC II klases CD8/ MHC I klases CD2/LFA-3 LFA-1/ICAM-1

49. “Imunoloģiskā sinapse” • Par antigēna specifisko piesaisti atbild VIENĪGI TCR • Palīgmolekulas ir invariantas • Šo molekulu ekspresiju stimulē citokīni

50. Galvenie etapi T-šūnas aktivācijā • APŠ ir jāapstrādā un jāprezentē antigēns T-šūnai • T-šūnām ir jāsaņem kostimulējošo signālu - parasti no CD28/B7 • Adhēzijas palīgmolekulas palīdz nostabilizēt T-šūnu piesaisti pie APŠ - CD4/MHC-class II - CD8/MHC class I • Signāls no šūnu virsmas tiek pārsūtīts uz kodolu - sekundārās signālmolekulas • Citokīni stimulē šūnu dalīšanos - IL-2 un citi