T limfoc ītu antigēna receptori un palīgmolekulas

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

5. 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

6. 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 Piesaistes vieta mikrobu produktiem – superantigēniem (Staphylococcus aureus enterotoksīni)

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

8. 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 lādētās aminoskābes mijiedarbojās ar negatīvi lādētām aminoskābēm, kuras atrodas citos polipeptīdos (CD3), kas ir daļa no TCR kompleksa.

9. 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.

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

11. TCR saistītās signālmolekulas CD3 unz 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

12. CD3 molekula sastāv no 3 proteīniem: CD3 g, b 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

13. 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

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

15. 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.

16. TCR komplekss • ViensabTCR dimērs • Viens CD3 geheterodimērs • ViensCD3 edheterodimērs • Viens disulfīdu tiltiņiem • saistītais zz homodimērs

17. 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.

18. 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 CDR3 molekulas gd ķēdēm!!!

19. 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.

20. 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

21. 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.

22. T-šūnu koreceptori un kostimulējošie receptori

23. 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

24. CD4 un CD8 koreceptori

25. 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

26. 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.

27. 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.

28. 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

29. 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

30. 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

31. 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

32. 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

33. 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.

34. “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

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

36. 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

37. Antigēna receptoru gēni B un T limfocītos

38. Antigēna receptora gēnu ekspresija ir galvenais notikums limfocītu attīstībā/ nobriešanā. • Funkcionāls antigēna receptors tiek • izveidots nenobriedušos limfocītos • T-šūnas: aizkrūts dziedzerī • B-šūnas: kaulu smadzenēs

39. 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

40. VH VH VL VL CH1 CH1 CL CL CH2 CH2 -S-S- -S-S- CH3 CH3 -S-S- -S-S- Ig struktūra Katra ķēde satur: ►variabloun ► konstanto domēnus Katrai vieglajai ķēdei ir ► 1 variablais (VL) un ► 1 konstantais (CL) domēni Variablā daļa ir unikāla katrai antivielai. Konstantā daļa ir diezgan uniforma un ir identiska vienas klases antivielām. Katrai smagajai ķēdei ir ► 1 variablais (VH) un ► 3 vai 4 konstantie (CH) domēni.

41. Ig struktūra Pastāv 2 veidu vieglās ķēdes : k l Cilvēkam abas ķēdes tiek līdzvērtīgi izmantotas. Pelēm dominē k ķēde. Vistām dominē l ķēde. Vienai antivielai abas vieglās ķēdes ir identiskas k/k vai l/l

42. Ig struktūra Pastāv 5 veidu smagās ķēdes : m d g1-4 e a1-2 nosaka antivielu klases (izotipus) IgM IgD IgG IgE IgA

43. Ig klases

44. k vieglās ķēdes gēni 2. hromosomā l vieglās ķēdes gēni 22. hromosomā Cilvēka imunoglobulīnu gēnus kodē 3 saistītas gēnu grupas 1820kb 1050kb Smagās ķēdes gēni 14. hromosomā 1250kb

45. Variablais rajons (VH) VH VL CH1 -S-S- CL CH2 CH3 Konstantais rajons (CL) Vieglā ķēde Smagā ķēde Variablais rajons (VL) Tiek kodēts ar 3 dažādiem gēnu klasteriem Tiek kodēts ar 2 dažādiem gēnu klasteriem ▶VH (variablo) ▶ JH (savienojuma, Joining) ▶ DH (dažādības, Diversity) ▶VL (variablo) ▶ JL (savienojuma, joining) Konstantais rajons (CH) ▶CH gēnu segmentu ▶CL gēnu segmentu

46. V, J un D un C gēnu segmentu skaits un to organizācija variē starp ► dažādiem Ig lokusiem ► dažādām dzīvnieku sugām Kodējošo gēnu segmenti ir atdalīti ar nekodējošiem segmentiem. Šie nekodējošie segmenti spēlē svarīgu lomu gēnu rekombinācijā un ekspresijā.

47. k vieglās ķēdes gēni Ck J1-5 V1 V2 V36 V1 V2 V40 signālsekvence (leader) ►Satur tikai vienu Ck gēnu ►Klasteri no 5 J (joining) gēniem ►Lielo klasteri no 76 V gēnu segmentiem 36 40 ½ no V gēniem katrā grupā ir nefunkcionāli (sekvencē ir kļūdas, kas neļauj veikt gēna transkripciju vai translāciju). Precīzs funkcionālo V gēnu skaits būs atšķirīgs katram indivīdam.

48. V1 V2 V70 l vieglās ķēdes gēni C1 C2 C3 C6 C7 C4 C5 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 ►Satur 7 Cl gēnus ►Katram C gēnam ir savs J (joining) gēns ► 3 no 7 C-J klasteriem ir pseidogēni (satur STOP kodonus vai delēcijas,kas neļauj gēnam ekspresēties) ► Lielo klasteri no 70 V gēnu segmentiem Vl gēni r pseidogēni 30 – 35

49. Smagās (H) ķēdes gēni Cd Cm V1 V2 V130 D Cg3 Cg1 Ca2 ye Ce Ca1 J Cg2 Cg4 1-35 1- 6 ►Atšķirībā no vieglajām ķēdēm, nāk klāt papildus D (diversity) rajons, kas atrodas starp V un J klasteriem. Sastāv no 3 gēnu klasteriem : V, D un J. ►Ir aptuveni 130 VH gēni, no kuriem tikai 45 ir funkcionāli

50. Smagās (H) ķēdes gēni Cd Cm V1 V2 V129 D Cg3 Cg1 Ca2 ye Ce Ca1 J Cg2 Cg4 1-35 1- 6 ►Satur 9funkcionālus CH gēnus: m, d, g1, g2, g3, g4, a1,a2 un e. KodēIg smagās ķēdes dažādas klases un subklases IgE IgM IgA1-2 IgD IgG1-4