Рецепторы Т-лимфоцитов (TCR1)
РЕЦЕПТОРЫ ЛИМФОЦИТОВ
ГЛАВНЫЙ КОМПЛЕКС ГИСТОСОВМЕСТИМОСТИ
·Особенности представления антигенов В- и Т-лимфоцитам. Понятие о В- и Т-эпитопах в структуре антигенов.
·Антигенраспознающие рецепторы В-лимфоцитов: базисные рецепторы и их перестройка в ходе иммунного ответа.
·Основная категория антигенраспознающих рецепторов Т-лимфоцитов. Строение, сходство и различия с рецепторами В-лимфоцитов. Принцип двойного распознавания антигенов Т-лимфоцитами.
·Механизмы усиления антигенного сигнала (понятие о рецепторных комплексах В- и Т-лимфоцитов).
·Молекулярные и субмолекулярные основы клонированности В- и Т-лимфоцитов.
·Главный комплекс гистосовместимости (МНС/HLA): гены и их продукты. Этимология акронима «HLA». Иммунологические функции основных классов МНС.
·MHС и антигенная индивидуальность. Генетические основы МНС-полиморфизма. МНС-полиморфизм как основа для отторжения аллогенных тканей. HLA-фенотип и патология.
·Молекулы МНС/HLA-I. Принцип строения, подклассы, структурный (аллельный) полиморфизм, тканевая локализация, иммунологическая функция.
·МолекулыМНС/HLA-II. Принцип строения, подклассы, структурный (аллельный) полиморфизм, распространение в организме, иммунологическая функция.
·Понятие об МНС/HLA-рестрикции иммунного ответа (двойное распознавание антигенов). Молекулярные основы избирательного взаимодействия CD4 и СD8 Т-лимфоцитов c антигенами, представляемыми молекулами МНС-I и MHC-II. «Профессиональные» и «непрофессиональные» антигенпредставляющие клетки.
·Процессинг и презентация антигенов Т-лимфоцитам. Особенности МНС-I и МНС-II зависимого представления антигенов. Понятие об антигенных пептидах, представляемых молекулами МНС (МНС/HLA-пептиды).
·МНС-зависимая регуляция иммунного ответа. Связь с экспрессией молекул МНС и МНС-рестрикцией иммунных реакций. Понятие об Ir-генах.
Рецепторы В-лимфоцитов (BCR1)
Иммуноглобулины (антитела) не только секретируются во внешнюю среду, но входят в состав плазматической мембраны В-лимфоцитов. В этом случае они функционируют как рецепторы, которые распознают антигены и запускают активацию клеток. До контакта с антигеном (наивные В-лимфоциты) преобладающим изотипом мембранных иммуноглобулинов является IgM (mIgM)2. В отличие от сывороточной (пентамерной) формы, mIgM представляет собой мономер, снабженный дополнительным гидрофобным доменом, который обеспечивает заякоривание на плазматической мембране3. По ходу иммунного ответа происходит смена изотипа рецепторов на IgG, IgA и IgE. Это совпадает с переключением класса секретируемых антител: после короткого IgM-всплеска начинают доминировать IgG-антитела. При повторном контакте с антигеном IgG-антитела преобладают с самого начала, отражая перестройку рецепторов в клетках памяти. Специфичность рецепторов каждой клетки одинакова, совпадая со специфичностью секретируемых антител. Это связано с унификацией и уникальностью генов, детерминирующих синтез иммуноглобулинов дискретными клонами лимфоцитов.
Рекогносцировочная функция иммуноглобулиновых рецепторов получает развитие благодаря трасляции антигенного сигнала внутрь клетки. В этом участвуют две вспомогательных молекулы, контактирующие с mIg – CD79a и CD79b4. Их цитоплазматические фрагменты ассоциированы с внутриклеточными ферментами (тирозинкиназами), активация которых запускает каскадный процесс, ведущий к поэтапному изменению экспрессии генов, т.е. к реакциям, характерным для рецепторзависимой стимуляции любых клеток. Здесь это выражается в пролиферации и дифференицировке наивного В-лимфоцита в клетки-эффекторы (антителопродуцирующие плазмоциты) и клетки памяти.
Рецепторы Т-лимфоцитов (TCR1)
Мембранные структуры Т-лимфоцитов, распознающие антигены, имеют много общего с иммуноглобулинами и, следовательно, с рецепторами В-лимфоцитов. Рецептор большинства (более 95%) Т-лимфоцитов представляет гетеродимер, состоящий из двух пептидных (точнее гликопептидных) цепей – α и β (рис. 1). Они скреплены дисульфидной связью и имеют м. м. 40-50кДа. Каждая из цепей состоит из двух функционально различных участков – вариабельного ((Vα, Vβ) и константного (Сα, Сβ). Вариабельные участки оформлены в виде доменов, которые образуют антигенсвязывающий центр TCR. Это означает, что они клоноспецифичны, т.е. отличаются у Т-лимфоцитов, реагирующих на разные антигены.
Небольшая фракция Т-лимфоцитов располагает рецепторами типа γ/δ. По своему устройству они аналогичны α/β рецепторам, но отличаются по первичной структуре и имеют ряд функциональных особенностей. Их вариабельность гораздо ниже (ограниченная клоноспецифичность), они распознают антигены в комплексе с «неклассическими» (не МНС) антигенпредставляющими молекулами (например, CD1) или даже свободные антигены. В качестве антигенных детерминант могут выступать производные липидов, гликолипидов и других непептидных соединений. γ/δ-клетки имеют тенденцию к локализации в определенных анатомических зонах, прежде всего в слизистых оболочках. Закономерности и значение их реакций стали исследоваться недавно.
Так же, как у антител, структурная индивидуальность (клоноспецифичность) вариабельных доменов (Vα и Vβ) сконцентрирована в трех гипервариабельных участках – CDR1-CDR3 (от англ. Complementarity Determining Regions). Именно из их комбинации образуется «ловушка» для связывания антигена. Константные фрагменты (Сα, Сβ) обеспечивают фиксацию TCR на клеточной мембране и функциональные контакты с медиаторными (транслирующими антигенный сигнал) молекулами.
Домены TCR аналогичны иммуноглобулиновым доменам. Для них характерна глобулярная конформация с укладкой пептидной цепи (70- 110 аминокислот) в виде антипараллельной β-складчатой структуры, скрепленной дисульфидной связью. Известно много молекул, которые содержат элементы, сходные с вариабельными или константными доменами иммуноглобулинов. Обычно это мембранные гликопротеины, выполняющие различные функции внутри и за пределами иммунной системы (рецепторы, молекулы контактного взаимодействия и пр.) Они объединены в «суперсемейство иммуноглобулинов», а их гены ( имеющие эволюционное родство) – в «суперсемейство иммуноглобулиновых генов».
В отличие от рецепторов В-лимфоцитов, TCR не секретируются во внешнюю среду и не меняются в процессе иммуногенеза (отсутствие изотипии, постоянная аффинность). Но главной особенностью является механизм распознавания антигенов: мишенью для Т-лимфоцитов служат антигены, связанные с поверхностью собственных клеток; свободные антигены не воспринимаются. Информация о структурной чужеродности для Т-лимфоцитов формируется при участии мембранных молекул, “специализирующихся” на представлении (презентации) антигенов. Они относятся к системе главного комплекса гистосовместимости – MHC (от англ. Major Histocompatibility Complex) и экспрессируются на поверхности антигенпредставляющих клеток, “прихватывая” фрагменты антигенов. Не меняясь в классическом смысле, понятие “антиген” для Т-лимфоцитов является более сложным, чем для В-клеток, реагирующих на свободные антигены. Полноценный Т-антиген представляет комплекс антигенного пептида (Т-эпитопа) и молекулы МНС. Только такая комбинация из “чужого” и “своего” воспринимается рецепторами Т-клеток. Это означает, что TCR обладает двойной специфичностью, или двойным распознаванием. Говорят также, что Т-лимфоциты рестриктированы по МНС, так как их реакции напрямую зависят от продуктов МНС-генов (лат. restrictio – ограничение). МНС-рестрикция нацеливает Т-лимфоциты на клетки, ставшие чужеродными и потенциально опасными для организма, устраняя (или по крайней мере сокращая) вероятность случайной атаки.
Восприняв информацию об антигене, TCR не может самостоятельно
превратить ее в сигнал, активирующий клетку. Для этого требуются вспомогательные (костимулирующие) молекулы. Наиболее тесной является связь между TCR и комплексом из четырех трансмембранных полипептидов (g, d, e и x), собирательно обозначаемых как CD31. Они контактируют с С-участками TCR, улавливая конформационные изменения, вызываемые связыванием антигена МНС-пептида). Растормаживая активационный каскад, СD3-комплекс содействует трансляции антигенного сигнала внутрь клетки, наполняя его функциональным содержанием.
Цитоплазматические концы молекул CD3-комплекса связаны с тирозинкиназами, инициирующими.эстафетное фосфорилирование-дефосфорилирование внутриклеточных белков, в том числе регуляторов транскрпции генов, поддерживающих активационный процесс. Это один из стандартных механизмов рецепторзависимой стимуляции клеток. Он характерен для большинства костимулирующих и рецепторных молекул Т- , В-лимфоцитов и других клеток иммунной системы.
Формирование активационного сигнала зависит от прочности связи между TCR и МНС-презентируемым антигеном. В ее укреплении существенную роль играют корецепторы, прежде всего молекулы CD4 и CD8, альтернативно представленные на двух основных категориях зрелых Т-клеток (см. лекция 1). Они обладают сродством к молекулам МНС, многократно повышая эффективность антигенной стимуляции Т-лимфоцитов антигеном (см. рис. 2).
Кроме стабилизации физических контактов, CD4 и CD8 участвовуют в формировании активационного сигнала, т.е. обладают костимулирующей активностью. Это происходит благодаря связи их цитоплазматических фрагментов с тирозинкиназой.
Кроме CD4 и CD8, которые взаимодействуют с антигенпрезентирующими молекулами, фиксация Т-лимфоцитов на вспомогательных клетках и клетках-мишенях усиливается адгезивными молекулами (молекулами контактного межклеточного взаимодействия). Их действие физически дистанцировано от TCR, хотя костимулирующий эффект может быть значительным (см. “Индукция иммунного ответа”).