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Complexo Principal de Histocompatibilidade (MHC) e apresentação de antígenos aos linfócitos Prof. Dr. João Luiz Silva-Filho joaoufrj@gmail.com A região V é codificada por mais de um segmento de DNA. V: variável D: diversidade J: junção O genes completos que codificam a região V são produzidos pela recombinação somática de segmentos gênicos separados Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport146 mento de diversidade ou segmento gênico DH, que se localiza entre os segmentos gênicos VH e JH. O processo de recombinação que gera uma região V de cadeia pesa- da completa é mostrado na Figura 4.2 (quadro à direita), ocorrendo em dois estágios distintos. No primeiro, o segmento gênico DH é unido a um segmento JH, e então o segmento gênico rearranja com o DJH produzindo um éxon completo da região VH. Assim como nos genes de cadeias leves, o processamento do RNA junta as sequên- cias reunidas da região V às sequências que codificam a região C vizinha. 4-3 Múltiplos segmentos gênicos V adjacentes estão presentes em cada lócus de imunoglobulinas Para simplificar, discutimos até agora a formação de uma sequência de região V completa como se houvesse apenas uma única cópia de cada segmento gênico. Na verdade, há múltiplas cópias de todos os segmentos gênicos no DNA da li- nhagem germinal. Assim, a seleção ao acaso de apenas um segmento gênico de cada tipo torna possível a grande diversidade presente nas regiões V entre as imu- L V D J C DNA D-J rearranjado e reunido DNA D-J ou V-DJ rearranjado e reunido Transcrito primário de RNA mRNA Cadeia polipeptídica Recombinação somática Recombinação somática Transcrição Processamento Tradução C 3H L V CJD L V CJD CL V DJ AAA AAA CL V DJ VH C 1H C 2H DNA da linhagem germinal DN A RN A Pr ot eí na Cadeia leve Cadeia pesada AAA AAA VL C L L V J C L V J C L V J C L V J C Figura 4.2 Os genes das regiões V são formados por segmentos gêni- cos. Os genes das regiões V de cadeia leve são formados por dois segmentos (quadro central). Os segmentos gênicos variáveis (V) e de junção (J) no DNA genômico são reunidos para formar um éxon completo da região V de cadeia leve. As cadeias de imunoglobulinas são proteínas extracelulares, e o segmento V é precedido por um éxon que codifica para o peptídeo líder (L), o qual direciona a proteína para a via secretora celular e é, então, clivado. A região C de cadeia leve é codificada em um éxon separado e ligado ao éxon da região V, pelo pro- cessamento do RNA de cadeia leve, para remover os íntrons L a V e J a C. As regiões V de cadeia pesada são formadas por três segmentos gênicos (quadro à direita). Primeiro, ligam-se os genes de diversidade (D) e de junção, e, então, o segmento do gene V liga-se à sequência D-J combinada, formando um éxon VH completo. Os genes das regiões C de cadeia pesada são codificados por vários éxons. Os éxons da região C, juntamente com a sequência líder, são processados em uma sequência de domínio V durante o processamento do transcrito de RNA de cadeia pesada. A sequência líder é removida após a tradução, e são formadas as pontes dissulfídricas que ligam as cadeias polipeptídicas. A região flexível é mostrada em roxo. Linfócitos T αβ: Reconhecimento Antigênico Antígenos processados apresentados por moléculas da família MHC (Complexo Maior de Histocompatibilidade) Sumário 1- Propriedades dos Ags reconhecidos pelos linfócitos T 2- Conhecer as principais células apresentadoras de antígenos (APC) e seus mecanismos 3- Saber descrever os mecanismos de apresentação de antígenos protéicos via MHC I 4- Saber descrever os mecanismos de apresentação de antígenos protéicos via MHC II Reconhecimento do Antígeno TCR x Ig Estruturalmente similares TCR não é secretado TCR não tem função efetora TCR se ativa apenas com a ligação peptídio-MHC Não existe aumento de afinidade do TCR Apresentação de Ags citosólicos, intravesiculares e extracelulares Imunobiologia de Janeway 183 podem ser internalizados por fagocitose, endocitose ou macropinocitose para dentro de vesículas intracelulares que, então, apresentam antígeno para as célu- las T. Estas incluem as células dendríticas especializadas em iniciar as respostas de células T (ver Seção 1-7), os macrófagos especializados em absorver material particulado (ver Seção 2-4) e as células B, que internalizam eficientemente o an- tígeno específico pela endocitose mediada pelo receptor do antígeno ligado à sua imunoglobulina de superfície (Figura 5.2, quarto quadro). As moléculas do MHC de classe I apresentam peptídeos originados no citosol para a superfície celular, onde são reconhecidos pelas células T CD8, ao passo que as moléculas do MHC de classe II apresentam os peptídeos provenientes do sistema vesicular para a superfície celular, onde são reconhecidos pelas células T CD4. Como vimos na Seção 3-17, a especificidade dessa reação deve-se ao fato de que as moléculas CD8 e CD4 ligam moléculas do MHC de classe I e de classe II, respectiva mente. As diferentes atividades das células T CD4 e CD8 podem ser basicamente vistas como adaptadas para lidar com patógenos encontrados em diferentes compartimentos celulares, mas, como veremos, existe uma comunica- ção significativa entre esses dois caminhos. 5-2 Os peptídeos que se ligam às moléculas do MHC de classe I são transportados ativamente do citosol para o retículo endoplasmático As cadeias polipeptídicas de proteínas destinadas à superfície celular, incluindo as cadeias de moléculas do MHC, são translocadas durante a síntese pa ra o lú- men do retículo endoplasmático. Ali, as duas cadeias de cada molécula do MHC dobram-se corretamente e liam-se uma à outra. Isso significa que o sítio de liga- ção do peptídeo da molécula do MHC de classe I é formado no lúmen do retículo endoplasmático e nunca é exposto ao citosol. Os fragmentos antigênicos que se ligam às moléculas de classe I, contudo, são derivados tipicamente de proteínas virais degradadas no citosol. Isso levantou a questão: como os peptídeos deriva- dos de proteínas virais no citosol são capazes de se ligar às moléculas do MHC de classe I para sua apresentação na superfície celular? A resposta é que os peptídeos são transportados do citosol para o retículo endo- plasmático. As primeiras pistas para esse mecanismo de transporte provêem de células mutantes, portadoras de um defeito na apresentação dos antígenos pelas Degradado no Peptídeos ligam-se a Apresentado a Efeito sobre a célula apresentadora Citosol MHC de classe I Células T CD8 efetoras Células T CD4 efetoras Células T CD4 efetoras Morte celular Vesículas endocíticas (baixo pH) Vesículas endocíticas (baixo pH) MHC de classe II MHC de classe II Ativação para destruir bactérias e parasitas intravesiculares Ativação de células B para a secreção de Ig para eliminação de bactérias e toxinas extracelulares Células T CD8 virgens Citosol (por retrotranslocução) MHC de classe I A célula apresentadora, nor- malmente uma célula den- drítica, ativa a célula T CD8 Patógenos citosólicos Patógenos intravesiculares Patógenos e toxinas extracelulares Apresentação cruzada de antígenos exógenos Célula BMacrófagoQualquer célula Figura 5.2 Os patógenos e seus produtos po- dem ser encontrados no compartimento cito- sólico ou no compartimento vesicular das cé- lulas. Primeiro quadro: todos os vírus e algumas bactérias se replicam no compartimento citosólico. Seus antígenos são apresentados por moléculas do MHC de classe I às células T CD8. Segundo quadro: antígenos exógenos de uma célula mori- bunda infectada por um vírus que é fagocitada por uma célula dendrítica podem ser retrotransporta- dos para o citosol, onde podemser degradados e colocados em moléculas do MHC classe I. Essa apresentação cruzada é importante para capacitar as células dendríticas a ativarem células virgens T CD8 específicas para vírus que não infectam as próprias células dendríticas. Terceiro quadro: outras bactérias e alguns parasitas são capturados para dentro dos endossomas, normalmente por células fagocíticas especializadas, como os macrófagos. Ali, eles são mortos e degradados, ou, em alguns casos, sobrevivem e proliferam dentro das vesícu- las. Seus antígenos são apresentados por molécu- las do MHC de classe II para células T CD4. Quarto quadro: proteínas derivadas de patógenos extra- celulares podem entrar no sistema vesicular das células ao se ligarem a receptores de superfície e, a seguir, serem endocitadas. Isso está ilustrado por proteínas que se ligaram à imunoglobulina de superfície da célula B (o retículo endoplasmático e o complexo de Golgi foram omitidos para simpli- ficação). As células B apresentam esses antígenos às células T CD4, que podem, então, estimular as células B a produzirem anticorpos. Outros tipos de células que possuem receptores para as porções Fc das moléculas de anticorpo podem também in- ternalizar antígenos dessa forma e são capazes de ativar as células T. Visão Geral 1- Linfócitos T Reconhecem peptídios derivados de Ags protéicos no contexto de moléculas codificadas no MHC 2- APC: células que exibem peptídios associados as moléculas de MHC APCs: Conversão de Ags protéicos em peptídios Elevada eficiência na apresentação do Ag Células dendríticas, macrófagos e linfócitos B Tipos: T CD4 (MHC II): Ativação de macrófagos e interação com linfócitos B T CD8 (MHC I): Destruição de células infectadas 1- As formas físico-quimícas de Ags reconhecidos pelos linf T são diferentes daquelas dos Linf B e anticorpos 2- Linf B reconhecem peptídios, proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, e pequenas substâncias químicas. 3- Linf B reconhecem estruturas terciárias (proteínas globulares) Propriedades dos Ags reconhecidos por Linfócitos T Propriedades dos Ags reconhecidos por Linf T: Restrição ao MHC Próprio ȱȱ� �ȱ·ȱ·ȱ¤ȱȱȱ³¨ȱȱ·ȱ�ȱ��ŚƸȱ ��ŞƸȱȱȱȱȱȱ·ȱ�ȱȱȱȱȱȱ ȱ·ȱȱ� �ȱȱÇȱǯȱ�·ȱȱ� �ȱȱȬȱ ȱȱÇǰȱȱ¨ȱȱȱÇǰȱȱ·ȱȱȱȱ ȱȱ·ȱ�ȱȱȱÇǯȱ�ȱȱǰȱ ·ȱȱ� �ȱ¨ȱȱàȱȱ³äȱȱ·ȱȱ� �ȱ Çȱȱȱ³¨ȱȱÇȱȱȱȱȱ·ȱ�ǯȱ�ȱø ·ȱ�ȱ·ȱ£ȱȱȱȱÇȱÇǰȱȱȱȱȱ ȱȱøȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ¡ǯȱ�ȱâȱ· ȱȱ³¨ȱȱ� �ȱȱȱȱȱ¤ȱȱȱȱ Çǯ ),*85$���� �0RGHOR�GH�UHFRQKHFLPHQWR�GH�XP�FRPSOH[R�SHSWtGLR�0+&�SHODV�FpOXODV�7� (VWD�LOXVWUDomR�HVTXHPiWLFD�PRVWUD�XPD�PROpFXOD�GR�0+&�OLJDQGR�H�DSUHVHQWDQGR�XP�SHSWtGLR�H XP�UHFHSWRU�GH�FpOXOD�7�UHFRQKHFHQGR�GRLV�UHVtGXRV�SROLPyUILFRV�GD�PROpFXOD�GR�0+&�H�XP�UHVtGXR GR�SHSWtGLR� �ȱȱ¨ȱȱȱ³¨ȱȱÇȱȱȱ ���ȱȱÇȱȱȬȱȱȱ·ȱ�ǯ Como ocorre a apresentação de Ags protéicos a nível celular? ȱȱȱÇȱȱøȱ���ȱ£ȱȱȱȱ¤ȱ ·ȱ�ǯ 7DEHOD���� 3URSULHGDGHV�H�)XQo}HV�GDV�&pOXODV�$SUHVHQWDGRUDV�GH�$QWtJHQRV ,)1�Ȗ��LQWHUIHURQ��Ȗ��,/����LQWHUOHXFLQD����/36��OLSRSROLVVDFDUtGHR� Como ocorre a apresentação de Ags protéicos a nível cellular? APCs convertem Ags protéicos em peptídios, apresentação associada ao MHC, expressão de moléculas co-estimulatórias para ativação de Linfócitos T Importantes para a formulação de vacinas ),*85$���� �)XQo}HV�GH�GLIHUHQWHV�GH�FpOXODV�DSUHVHQWDGRUDV�GH�DQWtJHQRV� 2V�WUrV�SULQFLSDLV�WLSRV�GH�$3&V�SDUD�DV�FpOXODV�7�&'���SRVVXHP�D�IXQomR�GH�DSUHVHQWDU DQWtJHQRV�HP�GLIHUHQWHV�HVWiJLRV�H�WLSRV�GH�UHVSRVWDV�LPXQHV��2EVHUYH�TXH�DV�FpOXODV�7�HIHWRUDV DWLYDP�RV�PDFUyIDJRV�H�OLQIyFLWRV�%�DWUDYpV�GD�SURGXomR�GH�FLWRFLQDV�H�H[SUHVVmR�GH�PROpFXODV�GH VXSHUItFLH��LVWR�VHUi�GHVFULWR�HP�FDStWXORV�SRVWHULRUHV� Ȋȱ�ȱ���ȱȱ¡ȱÇȬ� �ǰȱȱȱȱȱ·ȱ�ȱ ·ȱȱÇȱǰȱȱ¨ȱ¤ȱȱȱ ȱȱ·ȱ�ǯȱ�ȱȱȱÇȱ·ȱȱȱǰȱ Çȱȱ¨ǰȱȱ£ǰȱȱȱȱǯȱ�ȱ¨ȱ ȱȱȱ³¨ȱȱ·ȱ�ȱȱȱȱȱ³¨ȱȱ· ȱȱȱàȱȱǯȱ�ȱ·ȱȱ¥ȱȱ ���ȱȱȱȱȱ·ȱ�ȱ¨ȱȱǰȱȱ ȱȱȱȱÇȱȱȱȱ·ȱ�ǯȱ�ȱ���ȱ·ȱ ȱȱȱ·ȱÇȱȱ³¨ȱȱ·ȱ�ȱȱ· ǯȱ�ȱȱȱȱȱ¨ȱȱȱ�ÇȱşȱȱŗŖǯ Ȋȱ�ȱ³¨ȱȱ³¨ȱȱÇȱȱ���ȱ·ȱȱȱ¡³¨ȱȱ ǯȱ�ȱ·ȱȱȱ£äȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ¦ȱǰȱ¨ȱǯȱ�ȱ· Çȱȱàȱ¡ȱȱȱ�ȱȱȱȱ ǻ�ǯȱŚǼȱȱȱȱȱ·ȱȱȱȱ¡¨ȱ ·ȱȱ� �ȱȱȱǰȱȱȱ¹ȱȱ³¨ȱ Çȱȱȱȱ���ȱȱ£ȱǰȱȱȱȱ ȱȱ·ȱ�ǯȱ�·ȱǰȱȱ·ȱÇȱȱȱ ¡ȱȱȱǰȱȱȱȱȱ³¨ȱȱȱ ȱȱ·ȱ�ȱ¨ȱǯȱ�ȱ³¨ȱȱȱàȱȱ·ȱ�ȱ Vigilância dos Linfócitos T para Ags estranhos As moléculas do MHC tomam amostras do espaço extracelular e do citosol Ampla cobertura de Ags virais, bacterianos ou de outros microorganismos Como ocorre a apresentação de Ags protéicos a nível celular? ),*85$���� �9LDV�GH�HQWUDGD�GH�DQWtJHQRV� 2V�DQWtJHQRV�PLFURELDQRV�JHUDOPHQWH�HQWUDP�DWUDYpV�GD�SHOH�H�WUDWRV�JDVWULQWHVWLQDO�H�UHVSLUDWyULR� RQGH�VmR�FDSWXUDGRV�SHODV�FpOXODV�GHQGUtWLFDV�H�WUDQVSRUWDGRV�SDUD�RV�QyGXORV�OLQIiWLFRV�UHJLRQDLV� 2V�DQWtJHQRV�TXH�HQWUDP�QD�FRUUHQWH�VDQJXtQHD�VmR�FDSWXUDGRV�SHODV�$3&V�QR�EDoR� �ȱ·ȱȱ£ȱȱǰȱȱȱȱÇȱȱȱ·ȱ� ¨ȱȱ·ȱÇǯȱ�àȱȱȱȱȱȱȱÇȱ ȱ³äȱȱ³¨ȱȱȱȱ·ȱ�ǯ 0RUIRORJLD�H�3RSXODo}HV�GH�&pOXODV�'HQGUtWLFDV �ȱ·ȱÇȱȱȱȱȱ³¨ȱȱ·ȱȱ³ȱ ȱȱÇȱȱȱÇǰȱȱ³äȱȱ APCs: Células Dendríticas • Órgãos linfóides, epitélio da pele e mucosas • Na pele, células de Langerhans • Extremamente eficientes em apresentar Ags para linfócitos T • Captura de Ags protéicos ou não • Importantes na ativação do sistema imune • Origem de precursores da medula óssea • Amadurecem durante o percurso para o linfonodo Linfócitos B DC maduras APCs: Células Dendríticas 1-Células dendríticas (DC): 1.1- DC imaturas expressam diversos receptores (manose, Toll-like, Fc) 1.2- Microorganismos induzem a liberação de citocinas 1.3- Perda a adesividade e aumento da expressão de receptores, inclusive CCR7, específico para quimiocinas presentes no linfonodo 1.4- DC maduras: expressam altos níveis de peptídeos ligados ao MHC e moléculas co-estimuladorasda ativação de Linfócitos T APCs: Células Dendríticas APCs: Células Dendríticas Outras APCs: 1-Macrófagos (MΦ) e Linfócitos B; 2- Todas as células nucleadas são capazes de apresentar peptídios derivados de proteínas antigênicas citosólicas para linfócitos T CD8+; 3- Células endoteliais e epiteliais. Imunobiologia de Janeway 183 podem ser internalizados por fagocitose, endocitose ou macropinocitose para dentro de vesículas intracelulares que, então, apresentam antígeno para as célu- las T. Estas incluem as células dendríticas especializadas em iniciar as respostas de células T (ver Seção 1-7), os macrófagos especializados em absorver material particulado (ver Seção 2-4) e as células B, que internalizam eficientemente o an- tígeno específico pela endocitose mediada pelo receptor do antígeno ligado à sua imunoglobulina de superfície (Figura 5.2, quarto quadro). As moléculas do MHC de classe I apresentam peptídeos originados no citosol para a superfície celular, onde são reconhecidos pelas células T CD8, ao passo que as moléculas do MHC de classe II apresentam os peptídeos provenientes do sistema vesicular para a superfície celular, onde são reconhecidos pelas células T CD4. Como vimos na Seção 3-17, a especificidade dessa reação deve-se ao fato de que as moléculas CD8 e CD4 ligam moléculas do MHC de classe I e de classe II, respectiva mente. As diferentes atividades das células T CD4 e CD8 podem ser basicamente vistas como adaptadas para lidar com patógenos encontrados em diferentes compartimentos celulares, mas, como veremos, existe uma comunica- ção significativa entre esses dois caminhos. 5-2 Os peptídeos que se ligam às moléculas do MHC de classe I são transportados ativamente do citosol para o retículo endoplasmático As cadeias polipeptídicas de proteínas destinadas à superfície celular, incluindo as cadeias de moléculas do MHC, são translocadas durante a síntese pa ra o lú- men do retículo endoplasmático. Ali, as duas cadeias de cada molécula do MHC dobram-se corretamente e liam-se uma à outra. Isso significa que o sítio de liga- ção do peptídeo da molécula do MHC de classe I é formado no lúmen do retículo endoplasmático e nunca é exposto ao citosol. Os fragmentos antigênicos que se ligam às moléculas de classe I, contudo, são derivados tipicamente de proteínas virais degradadas no citosol. Isso levantou a questão: como os peptídeos deriva- dos de proteínas virais no citosol são capazes de se ligar às moléculas do MHC de classe I para sua apresentação na superfície celular? A resposta é que os peptídeos são transportados do citosol para o retículo endo- plasmático. As primeiras pistas para esse mecanismo de transporte provêem de células mutantes, portadoras de um defeito na apresentação dos antígenos pelas Degradado no Peptídeos ligam-se a Apresentado a Efeito sobre a célula apresentadora Citosol MHC de classe I Células T CD8 efetoras Células T CD4 efetoras Células T CD4 efetoras Morte celular Vesículas endocíticas (baixo pH) Vesículas endocíticas (baixo pH) MHC de classe II MHC de classe II Ativação para destruir bactérias e parasitas intravesiculares Ativação de células B para a secreção de Ig para eliminação de bactérias e toxinas extracelulares Células T CD8 virgens Citosol (por retrotranslocução) MHC de classe I A célula apresentadora, nor- malmente uma célula den- drítica, ativa a célula T CD8 Patógenos citosólicos Patógenos intravesiculares Patógenos e toxinas extracelulares Apresentação cruzada de antígenos exógenos Célula BMacrófagoQualquer célula Figura 5.2 Os patógenos e seus produtos po- dem ser encontrados no compartimento cito- sólico ou no compartimento vesicular das cé- lulas. Primeiro quadro: todos os vírus e algumas bactérias se replicam no compartimento citosólico. Seus antígenos são apresentados por moléculas do MHC de classe I às células T CD8. Segundo quadro: antígenos exógenos de uma célula mori- bunda infectada por um vírus que é fagocitada por uma célula dendrítica podem ser retrotransporta- dos para o citosol, onde podem ser degradados e colocados em moléculas do MHC classe I. Essa apresentação cruzada é importante para capacitar as células dendríticas a ativarem células virgens T CD8 específicas para vírus que não infectam as próprias células dendríticas. Terceiro quadro: outras bactérias e alguns parasitas são capturados para dentro dos endossomas, normalmente por células fagocíticas especializadas, como os macrófagos. Ali, eles são mortos e degradados, ou, em alguns casos, sobrevivem e proliferam dentro das vesícu- las. Seus antígenos são apresentados por molécu- las do MHC de classe II para células T CD4. Quarto quadro: proteínas derivadas de patógenos extra- celulares podem entrar no sistema vesicular das células ao se ligarem a receptores de superfície e, a seguir, serem endocitadas. Isso está ilustrado por proteínas que se ligaram à imunoglobulina de superfície da célula B (o retículo endoplasmático e o complexo de Golgi foram omitidos para simpli- ficação). As células B apresentam esses antígenos às células T CD4, que podem, então, estimular as células B a produzirem anticorpos. Outros tipos de células que possuem receptores para as porções Fc das moléculas de anticorpo podem também in- ternalizar antígenos dessa forma e são capazes de ativar as células T. Como ocorre a apresentação de Ags protéicos a nível molecular? Vias de Processamento de Ags Características Gerais (similaridades) 1- Participação de organelas com função de degradação protéica 2- Montagem estável de um complexo MHC + peptídio O que é o MHC? Complexo Principal de Histocompatibilidade Região genética - complexo principal de histocompatibilidade. Homem – HLA: antígeno leucocitário humano Camundongos – H-2: histocompatibilidade-2 Imunobiologia de Janeway 197 modo o efeito dessa poligenia e desse polimorfismo sobre a gama de peptídeos contribui para a capacidade do sistema imune em responder a uma grande diver- sidade de agentes patogênicos de rápida evolução. 5-11 Muitas proteínas envolvidas no processamento e na apresentação de antígenos são codificadas por genes localizados no complexo de histocompatibilidade principal O complexo de histocompatibilidade principal se localiza no cromossoma 6, no homem, e no cromossoma 17, nos camundongos, estendendo-se ao longo de 4 x 106 pares de bases. No homem, contém mais de 200 genes. À medida que trabalhos seguem definindo os genes dentro e ao redor do MHC, torna-se difícil estabelecer limites precisos para esse lócus, que agora, acredita-se estender-se por, pelo menos, 7 x 106 pares de bases. Os genes que codificam as cadeias ! das moléculas do MHC de classe I e as cadeias ! e " das moléculas do MHC de classe II se situam dentro do complexo; os genes para a "2-microglobulina e a cadeia invariável encontram- se em diferentes cromossomas (cromossomas 15 e 5, no homem, e cromossomas 2 e 18, em camundongos, respectivamente). A Figura 5.12 mostra a organização ge- ral dos genes do MHC de classes I e II no homem e em camundongos. No homem, esses genes são chamados de human leukocyte antigen, ou genes HLA, pela sua descoberta ter ocorrido primeiramente por meio de diferenças entre leucócitos de diferentes indivíduos; em camundongos, eles são conhecidos como genes H-2. Os genes murinos de MHC classe II foram de fato primeiramente identificados como os genes que controlavam se uma resposta imune era feita a um dado antígeno e foram originalmente chamados de genes Ir (resposta imune). Devido a isso, os genes murinos de MHC classe II A e E são frequentemente referidos como I-A e I-E, mas essa terminologia não deve ser confundida com os genes de MHC classe I. No homem, há três genes de cadeia ! de classe I, chamados de HLA-A, -B e -C. Existemtambém três pares de genes de cadeias ! e " do MHC de classe II, chama- dos de HLA-DR, -DP e -DQ. Em muitas pessoas, no entanto, o conjunto HLA-DR contém um gene extra de cadeia ", cujo produto pode parear com a cadeia DR!. Isso significa que os três grupos de genes dão origem a quatro tipos de moléculas do MHC de classe II. Todas as moléculas do MHC de classes I e II são capazes de apresentar antígenos aos linfócitos T, mas cada proteína se liga a uma gama A AB B A E H-2D H-2L HLA-B HLA-C HLA-A H2-K HLA H-2 Classe II Classe II Classe III Classe III Classe I Classe IClasse I A A AA A AB B B B BB DP DMDOA DOB B OO M DQ DR LMP/TAPBP TAPBP TAP LMP/ TAP Estrutura gênica do MHC humano Estrutura gênica do MHC de camundongo Figura 5.12 A organização gênica do complexo de histocompatibilidade principal (MHC) em humanos e camundongos. A organização dos genes MHC principais é mostrada em humanos (nos quais o MHC é chamado de H LA e está no cromossoma 6) e em camundongos (em que o MHC é chamado H-2 e está no cromossoma 17). A organização dos genes MHC é similar nas duas espécies. Existem agrupamentos separados de ge- nes MHC de classe I (vermelhos) e MHC de clas- se II (amarelos), apesar de que, no camundongo, os genes MHC de classe I (H-2K) parecem ter-se translocado em comparação aos do MHC humano, de modo que a região de classe I nos camundon- gos é dividida em duas regiões. Em ambas as es- pécies, existem três genes principais do MHC de classe I, chamados de HLA-A, HLA-B e HLA-C, em humanos, e H-2K, H-2D e H-2L, nos camun- dongos. O gene da "2-microglobulina, apesar de codificar parte da molécula do MHC de classe I, está localizado em um cromossoma diferente, cro- mossoma 15, em humanos, e cromossoma 2, no camundongo. A região de classe II inclui os genes para cadeias ! e " das moléculas apresentadoras de antígeno MHC de classe II HLA-DR, DP e DQ (H2-A e E no camundongo). Além disso, os genes para o transportador de peptídeos TAP1:TAP2, os genes LMP que codificam para as subunidades do proteossoma, os genes que codificam para as ca- deias (DMA e DMB), os genes que codificam para as cadeias ! e " da molécula DO (DOA e DOB, respectivamente) e o gene codificador da tapasina (TAPBP) também se encontram na região do MHC de classe II. Os genes conhecidos como MHC de classe III codificam várias outras proteínas com função na imunidade (ver Figura 5.13). Ligar e expressar na superfície celular antígenos para reconhecimento pelas células T ),*85$����� �(VWUXWXUD�GH�XPD�PROpFXOD�GR�0+&�GD�FODVVH�,� 2�GLDJUDPD�HVTXHPiWLFR��HVTXHUGD��LOXVWUD�DV�GLIHUHQWHV�UHJL}HV�GD�PROpFXOD�GR�0+&��QmR DSUHVHQWDGR�HP�HVFDOD���$V�PROpFXODV�GD�FODVVH�,�VmR�FRPSRVWDV�SRU�XPD�FDGHLD�Į�SROLPyUILFD QmR�FRYDOHQWHPHQWH�OLJDGD�j�PLFURJOREXOLQD�ȕ��QmR�SROLPyUILFD��ȕ�P���$�FDGHLD�Į�p�JOLFRVLODGD��RV UHVtGXRV�GH�FDUERLGUDWRV�QmR�IRUDP�LOXVWUDGRV��2�GLDJUDPD�GH�ILWDV��GLUHLWD��DSUHVHQWD�D�HVWUXWXUD�GD SRUomR�H[WUDFHOXODU�GD�PROpFXOD�+/$�%���OLJDGD�D�XP�SHSWtGLR��HOXFLGDGD�SRU�FULVWDORJUDILD�GH�UDLRV ;���&RUWHVLD�GH�'U��3��%MRUNPDQ��&DOLIRUQLD�,QVWLWXWH�RI�7HFKQRORJ\�3DVDGHQD�� ),*85$����� �(VWUXWXUD�GH�XPD�PROpFXOD�GR�0+&�GD�FODVVH�,,� 2�GLDJUDPD�HVTXHPiWLFR��HVTXHUGD��LOXVWUD�DV�GLIHUHQWHV�UHJL}HV�GD�PROpFXOD�GR�0+&��QmR DSUHVHQWDGR�HP�HVFDOD���$V�PROpFXODV�GD�FODVVH�,,�VmR�FRPSRVWDV�SRU�XPD�FDGHLD�Į�SROLPyUILFD QmR�FRYDOHQWHPHQWH�OLJDGD�D�XPD�FDGHLD�ȕ�SROLPyUILFD��$PEDV�DV�FDGHLDV�VmR�JOLFRVLODGDV��RV UHVtGXRV�GH�FDUERLGUDWRV�QmR�IRUDP�PRVWUDGRV��2�GLDJUDPD�HP�ILWDV��GLUHLWD��PRVWUD�D�HVWUXWXUD�GD SRUomR�H[WUDFHOXODU�GD�PROpFXOD�GR�+/$�'5��FRP�XP�SHSWtGLR�OLJDGR��HOXFLGDGD�SRU�FULVWDORJUDILD�GH UDLRV�;���&RUWHVLD�GH�'U��3��%MRUNPDQ��&DOLIRUQLD�,QVWLWXWH�RI�7HFKQRORJ\��3DVDGHQD�� �ȱȱȬȱ΅ŗȱȱΆŗȱȱȱȱȱ��ȱȱȱȱ ȱȱȱȱ³¨ȱȱÇǰȱȱȱ¥ȱȱ ·ȱȱȱ�ǯȱ�ȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ΅Ȭ·ȱ¨ ȱȱȱ΅ŗǰȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱȱ¨ ȱȱȱΆŗǯȱ�ȱÇȱàȱ¨ȱ£ȱȱ ΅ŗȱȱΆŗǰȱȱȱȱȱȱȱȱ³¨ȱȱÇǰȱȱȱȱ·ȱ ȱ�ȱǻ�ǯȱŜȬŗŗǼǯȱ�ȱ·ȱȱȱȱ��ǰȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱΆǯȱ�ȱ·ȱȱȱ��ǰȱȱ¡ȱȱȱȱ³¨ ȱÇȱ¨ȱǰȱȱȱȱÇȱȱřŖȱÇȱȱȱȱ ¡ǯ �ȱȱ΅ŘȱȱΆŘȱȱ·ȱȱȱ��ǰȱȱȱ΅řȱȱȱȱΆŘȱ ȱ�ǰȱ¨ȱȱȱÇȱȱ�ȱȱ¨ȱ¨ȱàǰȱȱ·ǰȱ¨ȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱ��ǯȱ�ȱÇȱ΅ŘȱȱΆŘȱȱ·ȱȱȱ�� ȱȱȱȱȱȱ¨ȱȱÇȱ��Śǰȱ ȱȱȱȱ³¨ǯȱ�ȱ¡ȱ¡ȱȱȱ΅ŘȱȱΆŘ ȱȱȱäȱȱ³¨ȱȱȱ³äȱȱȱȱŘś Complexo Principal de Histocompatibilidade MHC I MHC II Duas propriedades distintas do MHC dificultam a evasão do sistema imune pelos patógenos: poligênico e altamente polimórfico Estrutura MHC classe I 1- Heterodímero de cadeia a com 3 domínios 2- Atravessa a membrana 3- Se liga não covalentemente a b2- microglobulina 3- Dobramentos cadeias a1 e a2 = sulco 4- Sulco – Ligação do antígeno 5- MHC I – peptídeos de 8-10 aas 6- Ligação forte desses peptídeos as extremidades do sulco Estrutura MHC classe II 1- Heterodímero de cadeias a e b cada uma com 2 domínios 2- Atravessa a membrana 3- 3- Dobramentos cadeias a e b = sulco 4- Sulco – Ligação do antígeno 5- MHC II – peptídeos de pelos menos 13 aas 6- Ligação mais fraca desses peptídeos, pois extremidades NÃO estão ligadas ao sulco Estrutura MHC classe I e II 1- A e C – MHC classe I – peptídeo confirmação alongada ligados por suas extremidades 2- B e D – MHC classe II - peptídeo confirmação alongada, porém ligados por meio de interações ao longo do sulco Ligação MHC classe I ou II na superfície de células T CD4 e CD8 Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport202 lulas de um indivíduo. Quando isso acontece, o organismo falha em responder ao antígeno. Tais falhas de resposta a antígenos simples foram relatadas inicialmente em animais endocruzados, nos quais foram chamadas de defeitos no gene de res- posta imune (Ir). Esses defeitos foram identificados e mapeados em genes dentro do MHC muito antes de se compreender a função das moléculas do MHC, e foram a primeira indicação para a função de apresentação de antígeno das moléculas do MHC. Sabemos agora que defeitos do gene Ir são comuns em linhagens endocru- zadas de camundongos, porque esses animais são homozigotos para todos os seus loci do MHC e, assim, expressam apenas um tipo de molécula do MHC para cada lócus gênico, o que limita a variabilidade de peptídeos que podem apresentar as células T. Geralmente, o polimorfismo das moléculas do MHC garante um número suficiente de moléculas do MHC diferentes em um único indivíduo, capaz de tor- nar improvável esse tipo de falta de respostas, mesmo contra antígenos simples, como pequenas toxinas. Isso tem importância óbvia para a defesa do hospedeiro. Inicialmente, a única evidência ligando o defeito dos genes Ir ao MHC era de na- tureza genética – camundongos de um genótipo MHC podiam produzir anticor- pos em resposta a um determinado antígeno, ao passo que animais de um ge- nótipo MHC diferente, embora idênticos sob outros aspectos genéticos, não. O genótipo MHC estava, de alguma maneira, controlando a habilidade do sistema imune em detectar ou responder a antígenos específicos, embora não fosse claro, naquela época, o envolvimentodas moléculas do MHC no reconhecimento direto do antígeno. Experimentos posteriores mostraram que a especificidade ao antígeno pelo reco- nhecimento das células T era controlada pelas moléculas do MHC. Sabia-se que as respostas imunes afetadas pelos genes Ir eram dependentes das células T, o que levou a uma série de experimentos em camundongos para verificar como o polimorfismo do MHC poderia controlar as respostas dos linfócitos T. Os primei- ros experimentos mostraram que as células T podiam ser ativadas somente por macrófagos ou por células B que compartilhassem alelos do MHC com o camun- dongo do qual as células T se originavam. Isso forneceu a primeira evidência de 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 240220 260 280 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Variabilidade Variabilidade do MHC de classe I Variabilidade do MHC de classe II ResíduoResíduo !1 !2 !3 "1 "2 "1 !1 "2 !2 !1!2 !3 Figura 5.18 A variação alélica ocorre em sítios específicos nas moléculas do MHC. Gráficos da variabilidade das sequências de aminoácidos das moléculas do MHC mostram que a variação de- corrente do polimorfismo genético está restrita aos aminoácidos aminoterminais (domínios !1 e "2 das moléculas do MHC de classe I, e os domínios ! 1 e "2 das moléculas do MHC de classe II). Estes são os domínios que formam o sulco que acomoda o peptídeo. Além disso, a variabilidade se concentra em sítios específicos dentro dos domínios amino- terminais, em posições que ladeiam o sulco de ligação do peptídeo, seja na base do sulco ou nas paredes, apontando para o interior do sulco. Aqui é mostrada a variabilidade dos alelos de HLA-DR da molécula do MHC de classe II. Para o HLA-DR, e seus homólogos em outras espécies, a cadeia ! é essencialmente invariável, e apenas a cadeia " mostra um polimorfismo significativo. Imunobiologia de Janeway 197 modo o efeito dessa poligenia e desse polimorfismo sobre a gama de peptídeos contribui para a capacidade do sistema imune em responder a uma grande diver- sidade de agentes patogênicos de rápida evolução. 5-11 Muitas proteínas envolvidas no processamento e na apresentação de antígenos são codificadas por genes localizados no complexo de histocompatibilidade principal O complexo de histocompatibilidade principal se localiza no cromossoma 6, no homem, e no cromossoma 17, nos camundongos, estendendo-se ao longo de 4 x 106 pares de bases. No homem, contém mais de 200 genes. À medida que trabalhos seguem definindo os genes dentro e ao redor do MHC, torna-se difícil estabelecer limites precisos para esse lócus, que agora, acredita-se estender-se por, pelo menos, 7 x 106 pares de bases. Os genes que codificam as cadeias ! das moléculas do MHC de classe I e as cadeias ! e " das moléculas do MHC de classe II se situam dentro do complexo; os genes para a "2-microglobulina e a cadeia invariável encontram- se em diferentes cromossomas (cromossomas 15 e 5, no homem, e cromossomas 2 e 18, em camundongos, respectivamente). A Figura 5.12 mostra a organização ge- ral dos genes do MHC de classes I e II no homem e em camundongos. No homem, esses genes são chamados de human leukocyte antigen, ou genes HLA, pela sua descoberta ter ocorrido primeiramente por meio de diferenças entre leucócitos de diferentes indivíduos; em camundongos, eles são conhecidos como genes H-2. Os genes murinos de MHC classe II foram de fato primeiramente identificados como os genes que controlavam se uma resposta imune era feita a um dado antígeno e foram originalmente chamados de genes Ir (resposta imune). Devido a isso, os genes murinos de MHC classe II A e E são frequentemente referidos como I-A e I-E, mas essa terminologia não deve ser confundida com os genes de MHC classe I. No homem, há três genes de cadeia ! de classe I, chamados de HLA-A, -B e -C. Existem também três pares de genes de cadeias ! e " do MHC de classe II, chama- dos de HLA-DR, -DP e -DQ. Em muitas pessoas, no entanto, o conjunto HLA-DR contém um gene extra de cadeia ", cujo produto pode parear com a cadeia DR!. Isso significa que os três grupos de genes dão origem a quatro tipos de moléculas do MHC de classe II. Todas as moléculas do MHC de classes I e II são capazes de apresentar antígenos aos linfócitos T, mas cada proteína se liga a uma gama A AB B A E H-2D H-2L HLA-B HLA-C HLA-A H2-K HLA H-2 Classe II Classe II Classe III Classe III Classe I Classe IClasse I A A AA A AB B B B BB DP DMDOA DOB B OO M DQ DR LMP/TAPBP TAPBP TAP LMP/ TAP Estrutura gênica do MHC humano Estrutura gênica do MHC de camundongo Figura 5.12 A organização gênica do complexo de histocompatibilidade principal (MHC) em humanos e camundongos. A organização dos genes MHC principais é mostrada em humanos (nos quais o MHC é chamado de H LA e está no cromossoma 6) e em camundongos (em que o MHC é chamado H-2 e está no cromossoma 17). A organização dos genes MHC é similar nas duas espécies. Existem agrupamentos separados de ge- nes MHC de classe I (vermelhos) e MHC de clas- se II (amarelos), apesar de que, no camundongo, os genes MHC de classe I (H-2K) parecem ter-se translocado em comparação aos do MHC humano, de modo que a região de classe I nos camundon- gos é dividida em duas regiões. Em ambas as es- pécies, existem três genes principais do MHC de classe I, chamados de HLA-A, HLA-B e HLA-C, em humanos, e H-2K, H-2D e H-2L, nos camun- dongos. O gene da "2-microglobulina, apesar de codificar parte da molécula do MHC de classe I, está localizado em um cromossoma diferente, cro- mossoma 15, em humanos, e cromossoma 2, no camundongo. A região de classe II inclui os genes para cadeias ! e " das moléculas apresentadoras de antígeno MHC de classe II HLA-DR, DP e DQ (H2-A e E no camundongo). Além disso, os genes para o transportador de peptídeos TAP1:TAP2, os genes LMP que codificam para as subunidades do proteossoma, os genes que codificam para as ca- deias (DMA e DMB), os genes que codificam para as cadeias ! e " da molécula DO (DOA e DOB, respectivamente) e o gene codificador da tapasina (TAPBP) também se encontram na região do MHC de classe II. Os genes conhecidos como MHC de classe III codificam várias outras proteínas com função na imunidade (ver Figura 5.13). Os produtos proteicos dos genes MHC de classes I e II são altamente polimórficos e co- dominantes Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport202 lulas de um indivíduo. Quando isso acontece, o organismo falha em responder ao antígeno. Tais falhas de resposta a antígenos simples foram relatadas inicialmente em animais endocruzados, nos quais foram chamadas de defeitos no gene de res- posta imune (Ir). Esses defeitos foram identificados e mapeados em genes dentro do MHC muito antes de se compreender a função das moléculas do MHC, e foram a primeira indicação para a função de apresentação de antígeno das moléculas do MHC. Sabemos agora que defeitos do gene Ir são comuns em linhagens endocru- zadas de camundongos, porque esses animais são homozigotos para todos os seus loci do MHC e, assim, expressam apenas um tipo de molécula do MHC para cada lócus gênico, o que limita a variabilidade de peptídeos que podem apresentar as células T. Geralmente, o polimorfismo das moléculas do MHC garante um número suficiente de moléculas do MHC diferentes em um único indivíduo, capaz de tor- nar improvável esse tipo de falta de respostas, mesmo contra antígenos simples, como pequenas toxinas. Isso tem importância óbvia para a defesa do hospedeiro. Inicialmente, a única evidência ligando o defeito dos genes Ir ao MHC era de na- tureza genética – camundongos de um genótipo MHC podiam produzir anticor- pos em resposta a um determinado antígeno, ao passo que animais de um ge- nótipo MHC diferente, embora idênticos sob outros aspectosgenéticos, não. O genótipo MHC estava, de alguma maneira, controlando a habilidade do sistema imune em detectar ou responder a antígenos específicos, embora não fosse claro, naquela época, o envolvimento das moléculas do MHC no reconhecimento direto do antígeno. Experimentos posteriores mostraram que a especificidade ao antígeno pelo reco- nhecimento das células T era controlada pelas moléculas do MHC. Sabia-se que as respostas imunes afetadas pelos genes Ir eram dependentes das células T, o que levou a uma série de experimentos em camundongos para verificar como o polimorfismo do MHC poderia controlar as respostas dos linfócitos T. Os primei- ros experimentos mostraram que as células T podiam ser ativadas somente por macrófagos ou por células B que compartilhassem alelos do MHC com o camun- dongo do qual as células T se originavam. Isso forneceu a primeira evidência de 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 240220 260 280 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Variabilidade Variabilidade do MHC de classe I Variabilidade do MHC de classe II ResíduoResíduo !1 !2 !3 "1 "2 "1 !1 "2 !2 !1!2 !3 Figura 5.18 A variação alélica ocorre em sítios específicos nas moléculas do MHC. Gráficos da variabilidade das sequências de aminoácidos das moléculas do MHC mostram que a variação de- corrente do polimorfismo genético está restrita aos aminoácidos aminoterminais (domínios !1 e "2 das moléculas do MHC de classe I, e os domínios ! 1 e "2 das moléculas do MHC de classe II). Estes são os domínios que formam o sulco que acomoda o peptídeo. Além disso, a variabilidade se concentra em sítios específicos dentro dos domínios amino- terminais, em posições que ladeiam o sulco de ligação do peptídeo, seja na base do sulco ou nas paredes, apontando para o interior do sulco. Aqui é mostrada a variabilidade dos alelos de HLA-DR da molécula do MHC de classe II. Para o HLA-DR, e seus homólogos em outras espécies, a cadeia ! é essencialmente invariável, e apenas a cadeia " mostra um polimorfismo significativo. Imunobiologia de Janeway 197 modo o efeito dessa poligenia e desse polimorfismo sobre a gama de peptídeos contribui para a capacidade do sistema imune em responder a uma grande diver- sidade de agentes patogênicos de rápida evolução. 5-11 Muitas proteínas envolvidas no processamento e na apresentação de antígenos são codificadas por genes localizados no complexo de histocompatibilidade principal O complexo de histocompatibilidade principal se localiza no cromossoma 6, no homem, e no cromossoma 17, nos camundongos, estendendo-se ao longo de 4 x 106 pares de bases. No homem, contém mais de 200 genes. À medida que trabalhos seguem definindo os genes dentro e ao redor do MHC, torna-se difícil estabelecer limites precisos para esse lócus, que agora, acredita-se estender-se por, pelo menos, 7 x 106 pares de bases. Os genes que codificam as cadeias ! das moléculas do MHC de classe I e as cadeias ! e " das moléculas do MHC de classe II se situam dentro do complexo; os genes para a "2-microglobulina e a cadeia invariável encontram- se em diferentes cromossomas (cromossomas 15 e 5, no homem, e cromossomas 2 e 18, em camundongos, respectivamente). A Figura 5.12 mostra a organização ge- ral dos genes do MHC de classes I e II no homem e em camundongos. No homem, esses genes são chamados de human leukocyte antigen, ou genes HLA, pela sua descoberta ter ocorrido primeiramente por meio de diferenças entre leucócitos de diferentes indivíduos; em camundongos, eles são conhecidos como genes H-2. Os genes murinos de MHC classe II foram de fato primeiramente identificados como os genes que controlavam se uma resposta imune era feita a um dado antígeno e foram originalmente chamados de genes Ir (resposta imune). Devido a isso, os genes murinos de MHC classe II A e E são frequentemente referidos como I-A e I-E, mas essa terminologia não deve ser confundida com os genes de MHC classe I. No homem, há três genes de cadeia ! de classe I, chamados de HLA-A, -B e -C. Existem também três pares de genes de cadeias ! e " do MHC de classe II, chama- dos de HLA-DR, -DP e -DQ. Em muitas pessoas, no entanto, o conjunto HLA-DR contém um gene extra de cadeia ", cujo produto pode parear com a cadeia DR!. Isso significa que os três grupos de genes dão origem a quatro tipos de moléculas do MHC de classe II. Todas as moléculas do MHC de classes I e II são capazes de apresentar antígenos aos linfócitos T, mas cada proteína se liga a uma gama A AB B A E H-2D H-2L HLA-B HLA-C HLA-A H2-K HLA H-2 Classe II Classe II Classe III Classe III Classe I Classe IClasse I A A AA A AB B B B BB DP DMDOA DOB B OO M DQ DR LMP/TAPBP TAPBP TAP LMP/ TAP Estrutura gênica do MHC humano Estrutura gênica do MHC de camundongo Figura 5.12 A organização gênica do complexo de histocompatibilidade principal (MHC) em humanos e camundongos. A organização dos genes MHC principais é mostrada em humanos (nos quais o MHC é chamado de H LA e está no cromossoma 6) e em camundongos (em que o MHC é chamado H-2 e está no cromossoma 17). A organização dos genes MHC é similar nas duas espécies. Existem agrupamentos separados de ge- nes MHC de classe I (vermelhos) e MHC de clas- se II (amarelos), apesar de que, no camundongo, os genes MHC de classe I (H-2K) parecem ter-se translocado em comparação aos do MHC humano, de modo que a região de classe I nos camundon- gos é dividida em duas regiões. Em ambas as es- pécies, existem três genes principais do MHC de classe I, chamados de HLA-A, HLA-B e HLA-C, em humanos, e H-2K, H-2D e H-2L, nos camun- dongos. O gene da "2-microglobulina, apesar de codificar parte da molécula do MHC de classe I, está localizado em um cromossoma diferente, cro- mossoma 15, em humanos, e cromossoma 2, no camundongo. A região de classe II inclui os genes para cadeias ! e " das moléculas apresentadoras de antígeno MHC de classe II HLA-DR, DP e DQ (H2-A e E no camundongo). Além disso, os genes para o transportador de peptídeos TAP1:TAP2, os genes LMP que codificam para as subunidades do proteossoma, os genes que codificam para as ca- deias (DMA e DMB), os genes que codificam para as cadeias ! e " da molécula DO (DOA e DOB, respectivamente) e o gene codificador da tapasina (TAPBP) também se encontram na região do MHC de classe II. Os genes conhecidos como MHC de classe III codificam várias outras proteínas com função na imunidade (ver Figura 5.13). Os produtos proteicos dos genes MHC de classes I e II são altamente polimórficos e co- dominantes Imunobiologia de Janeway 199 proteossoma, da tapasina e dos genes TAP. Os interferons são precocemente pro- duzidos nas infecções virais, como parte da resposta imune inata, como descrito detalhadamente no Capítulo 2, e esse efeito aumenta a capacidade das células de processarem as proteínas virais e apresentarem os peptídeos resultantes na su- perfície celular. Isso auxilia na ativação das células T e na iniciação da resposta imune adaptativa ao vírus. A regulação coordenada dos genes que codificam es- ses componentes pode ser facilitada pela ligação de muitos deles no MHC. Os genes HLA-DM, que codificam as moléculas DM e cuja função é catalisar a união de peptídeos às moléculas do MHC de classe II (Seção 5-9), estão claramen- te relacionados aos genes MHC de classe II. Os genes DOA e DOB, que codificam as subunidades DO! e DO" da molécula DO, uma reguladora negativa de DM, estão também relacionados com os genes MHC de classe II. Os genes clássicos de MHC classe II, junto com o gene da cadeia invariável e os genes codicando DM!, DM" e DO!, mas não o DO", são regulados coordenadamente. A regulação dis- tinta dos genes MHC de classe II pelo IFN-#, produzido pelas células T ativadas da subpopulação TH1, bemcomo pelas células T CD8 e NK, permite que as células T que estão respondendo às infecções bacterianas aumentem a expressão das mo- léculas envolvidas no processamento e na apresentação de antígenos intravesicu- lares. A expressão de todas essas moléculas é induzida pelo IFN-# (mas não pelos interferons ! ou "), por meio da produção de um transativador do MHC de clas- se II (MHC class II transactivator = CIITA). A ausência de CIITA causa um tipo de imunodeficiência severa, devido à não-expressão de moléculas do MHC de classe II. Finalmente, o lócus MHC contêm muitos dos chamados genes de MHC “não- clássicos”, que parecem com genes de MHC de classe I em estrutura. Retornare- mos a esses genes, frequentemente chamados de genes classe Ib, na Seção 5-18, após completarmos nossa discussão sobre genes MHC clássicos. 5-12 Os produtos proteicos dos genes MHC de classes I e II são altamente polimórficos Devido à poligenia do MHC, cada indivíduo irá expressar pelo menos três diferen- tes moléculas do MHC de classe I e três (ou algumas vezes quatro) diferentes mo- léculas do MHC de classe II nas suas células (Seção 5-11). Na verdade, o número de diferentes moléculas do MHC expressas nas células da maioria dos indivíduos é maior, devido ao extremo polimorfismo do MHC e da expressão codominante dos seus produtos gênicos. O termo polimorfismo vem do grego poly, significando muitos, e morpho, signifi- cando forma ou estrutura. Como está sendo usado aqui, significa variação em um Figura 5.14 Os genes MHC humano são alta- mente polimórficos. Com a notável exceção do lócus DR!, que é monomórfico, cada lócus possui muitos alelos. O número dos diferentes alelos é apresentado nesta fi gura pela altura das barras. Os números representam a quantidade de alelos que é atualmente registrada pelo Comitê da OMS para Fatores do Sistema do HLA (Janeiro de 2006). 120 23 68 32 503 728 210 414 8 23 20 60 253 DPB DPA DQB DQA DRB DRA B C E G F MICA MIKBA MHC de classe II MHC de classe I MHC de classe Ib Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport200 único lócus gênico e seu produto proteico em uma espécie. As variantes gênicas que ocupam um lócus são chamadas de alelos. Há mais de 400 alelos em alguns loci dos genes MHC de classe I e II (Figura 5.14), cada alelo estando presente em uma frequência relativamente alta na população. Por essas razões, a chance de que um mesmo lócus do MHC em ambos os cromossomas de um indivíduo co- difique o mesmo alelo é pequena. A maioria dos indivíduos será heterozigota nesses loci do MHC. Uma determinada combinação dos alelos do MHC em um único cromossoma é conhecida como haplótipo do MHC. A expressão dos alelos do MHC é codominante, com o produto proteico de ambos os alelos expressos na mesma célula, e os dois produtos gênicos capazes de apresentar antígenos às células T (Figura 5.15). O extenso polimorfismo em cada lócus tem o potencial de dobrar o número de diferentes moléculas do MHC expressas por um indivíduo, aumentando, assim, a diversidade já disponível pela poligenia (Figura 5.16). Dessa maneira, com três genes MHC de classe I e quatro conjuntos potenciais de genes MHC de classe II em cada cromossoma 6, o organismo humano expressará tipicamente seis diferentes moléculas do MHC de classe I e oito diferentes mo- léculas do MHC de classe II em suas células. Para os genes MHC de classe II, o número de diferentes produtos pode aumentar ainda mais pela combinação das Figura 5.15 A expressão dos alelos do MHC é codominante. O MHC é tão polimórfico que a maioria dos indivíduos é heterozigota para cada lócus. Os alelos são expressos por ambos os ha- plótipos do MHC em um indivíduo, e os produtos de todos os alelos são encontrados em todas as célu- las. Em qualquer cruzamento, quatro combinações possíveis de haplótipos podem ser encontradas nos descendentes. Assim, irmãos normalmente di- ferem nos alelos do MHC que expressam, havendo uma chance em quatro de que um indivíduo parti- lhe ambos os haplótipos com um irmão. Uma con- sequência disso é a dificuldade de encontrar um doador compatível para transplante de tecidos. Polimorfismo e poligeniaPoligeniaPolimorfismo Figura 5.16 O polimorfismo e a poligenia contri- buem para a diversidade das moléculas do MHC expressas por um indivíduo. O elevado polimor- fismo dos loci do MHC assegura uma diversidade na expressão dos genes MHC na população como um todo. Contudo, não importa quão polimorfos sejam os genes, nenhum indivíduo pode expressar mais do que dois alelos do mesmo gene. A poli- genia, ou presença de vários genes relacionados com funções semelhantes, assegura que cada in- divíduo produza um número diferente de moléculas do MHC. O polimorfismo e a poligenia são combi- nados para produzir a diversidade de moléculas do MHC observadas tanto nos indivíduos como na população em geral. Os produtos proteicos dos genes MHC de classes I e II são altamente polimórficos e co- dominantes Processamento de Ags via MHC I 1- Ags derivados de proteínas citosólicas, inclusive proteínas próprias 2- Ags de microorganismos que escapam do fagossomo também são apresentados MHC I (apresentação cruzada) 3- o peptídeo é necessário ao aparecimento e à manutenção das moléculas do MHC classe I na superfície celular, e foi a primeira indicação de que as moléculas do MHC são instáveis na ausência do peptídeo ligado. 4- como os peptídeos derivados de proteínas virais no citosol são capazes de se ligar às moléculas do MHC de classe I para sua apresentação na superfície celular? 5- como os peptídeos são gerados? TAP 1 e TAP 2 formam um transportador de peptídios na membrana do RE Possuem uma porção ATP binding cassetes (dependentes de ATP) e uma hidrofóbica O transporte de peptídios para o complexo MHC I é diretamente dependente de ATP Os peptídios transportados para dentro do RE ligam-se preferencialmente As moléculas do MHC I, e não as do MHC II 1- As moléculas de MHC I são fixadas a face luminal do complexo TAP 2- No RE as fendas do MHC II estão bloqueadas pela Ii 3- Especificidade Processamento de Ags via MHC I Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport184 moléculas do MHC de classe I. Embora as duas cadeias das moléculas do MHC de classe I sejam normalmente sintetizadas nessas células, existem muito menos proteínas do MHC de classe I do que o normal na superficie celular. Esse defeito pode ser corrigido pela adição de peptídeos sintéticos ao meio de cultura das célu- las, sugerindo que a mutação afeta o suprimento de peptídeos para as moléculas do MHC de classe I. Essa mutação também significa que o peptídeo é necessário ao aparecimento e à manutenção das moléculas do MHC classe I na superfície celular, e foi a primeira indicação de que as moléculas do MHC são instáveis na ausência do peptídeo ligado. A análise do DNA das células mutantes mostrou que dois genes codificadores dos membros da família de proteínas do cassete de ligação de ATP, ou ABC, eram mu- tantes ou ausentes nessas células. As proteínas ABC fazem o transporte de íons, açúcares, aminoácidos ou peptídeos através da membrana de vários tipos celu- lares, incluindo as bactérias. As duas proteínas ABC ausentes nas células mutan- tes estão normalmente associadas à membrana do retículo endoplasmático. A transfecção das células mutantes com ambos os genes restaura a capacidade de apresentação de peptídeos das moléculas do MHC de classe I. Essas proteínas são atualmente chamadas de transportadores associados com processamento do antígeno 1 e 2 (TAP-1 e TAP-2). Essas duas moléculas TAP formam um heterodí- mero (Figura 5.3), e mutações em qualquer um dos genes TAP impedem a apre- sentação de antígenos pelas moléculas do MHC de classe I. A infecção viral da célula aumenta a chegada de peptídeos citosólicos no retículo endoplasmático. Osgenes TAP-1 e TAP-2 mapeiam dentro do próprio MHC (ver Seção 5-11) e são induzidos por interferons, os quais são produzidos em resposta à infecção viral. Em testes in vitro, usando frações de células normais, as vesículas microssômicas que mimetizam o retículo endoplasmático internalizam peptídeos, que se ligarão a moléculas do MHC de classe I, já presentes no lúmen do microssoma. Vesículas provenientes de células deficientes de TAP-1 ou TAP-2 não transportam peptíde- os. O transporte peptídico para microssomas normais requer a hidrólise do ATP, comprovando que o complexo TAP-1 e TAP-2 é um transportador de peptídeos dependente de ATP. Experimentos semelhantes mostram que o complexo TAP possui alguma especificidade para os peptídeos que trans portará. Ele prefere pep- tídeos entre oito e dezesseis aminoácidos, portadores de resíduos hidrofóbicos ou básicos no terminal carboxila – características exatas dos peptídeos que se li- gam a moléculas do MHC de classe I (ver Seção 3-14) – e tem uma tendência para resíduos prolina nos primeiros três aminoácidos aminoterminais. A descoberta da TAP explicou como os peptídeos virais ganham acesso ao lúmen do retículo endoplasmático e se ligam a moléculas do MHC de classe I, mas fica em aberto a questão de como esses peptídeos são gerados. 5-3 Os peptídeos para transporte dentro do retículo endoplasmático são gerados no citosol As proteínas celulares são continuamente degradadas e substituídas por outras proteínas recentemente sintetizadas. Grande parte da degradação proteica cito- plasmática é realizada por um grande complexo de proteases multicatalíticas cha- mado de proteossoma. Este é um grande complexo cilíndrico de 28 subunidades, arranjadas em quatro anéis empilhados, cada um com sete subunidades. Ele pos- sui um centro vazio circundado pelos sítios ativos das subunidades proteolíticas. As proteínas a serem degradadas são introduzidas no centro do proteossoma e ali degradadas em pequenos peptídeos, que são então liberados. Diversas linhas de evidência sugerem o proteossoma na produção de peptídeos ligantes para moléculas do MHC de classe I. O proteossoma participa da via de degradação de proteínas citoplasmáticas dependente de ubiquitina, e, experi- mentalmente, a marcação de proteínas com ubiquitina também resulta em uma apresentação mais eficiente de seus peptídeos pelas moléculas do MHC de classe Diagrama esquemático da TAP Domínio transmembrana hidrofóbico Domínio ABC (cassete de ligação ao ATP) Citosol Lúmen RE TAP1 TAP2 Membrana do RE a b Figura 5.3 TAP-1 e TAP-2 formam um transpor- tador de peptídeos na membrana do retículo endoplasmático. Todas as transportadoras da fa- mília cassete que se liga ao ATP (ABC-ATP binding cassete) são compostas de quatro domínios, como mostra o quadro superior desta figura. Dois domí- nios transmembrana hidrofóbicos que possuem múltiplas regiões transmembrana e dois domínios de ligação ao ATP. TAP-1 e TAP-2, cada uma, co- difica uma cadeia po lipeptídica com um domínio hidrofóbico e um domínio que se liga ao ATP, e as duas cadeias juntam-se para formar um heterodí- mero formando um transportador de quatro domí- nios. A partir de similaridades entre as moléculas TAP e outros membros da família transportadora ABC, acredita-se que domínios de ligação ao ATP ficam dentro do citosol, ao passo que os domínios hidrofóbicos se projetam através da membrana para dentro do lúmen do retículo endoplasmático (RE), formando um canal através do qual os peptí- deos podem passar, como mostra, no quadro infe- rior, uma reconstrução por microscopia eletrônica da estrutura do heterodímero TAP-1:TAP-2. Em a, vemos a superfície da TAP que fica no lúmen do re- tículo endoplasmático, e em b, vemos a parte que fica no plano da membrana do RE. Os domínios de ligação ao ATP formam dois lobos abaixo dos domínios transmembrana e não são visíveis aqui. (Quadro inferior é cortesia de G.Velarde.) Processamento de Ags via MHC I Proteassoma: 1- Complexo enzimático multiprotéico 2- Cilindro composto de 2 anéis internos e 2 externos, cada um composto por 7 subunidades 3- As subunidades (7) são os locais de catalíticos para proteólise 4- Proteínas degradas nos proteassomos são marcadas pela Ubiquitina 5- Presença das moléculas LAMP-2 e LAMP-7, codificadas a partir de genes do MHC 6- LAMP-2 e LAMP-7 são indutíveis – IFN-gama (imunoproteossoma) Processamento de Ags via MHC I 1- Moléculas de MHC I não deixam o RE se não estiverem ligadas a peptídios 1- Cadeia alfa do MHC I se liga a Calnexina no RE 2- Quando a cadeia alfa se liga a beta2microglobulina ocorre dissociação da Calnexina 3- O complexo MHC I, parcialmente formado, se liga as TAP (transportador de peptídios) Com o auxilio da Tapasina 4- Em seguida, moléculas chaperonas se ligam ao complexo 5- O complexo MHC é retido até se ligar a um peptídio processado no proteossomo Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport188 mático (Figura 5.5). A calnexina também se associa com receptores de células T, com imunoglobulinas e moléculas do MHC de classe II parcialmente dobradas, possuindo, assim, um papel central na montagem de muitas moléculas imunoló- gicas. Quando a !2-microglobulina se liga à cadeia ", o complexo do heterodíme- ro parcialmente pregueado ":!2-microglobulina se dissocia da calnexina e se liga a um complexo de proteínas de chamado complexo de carregamento do MHC de classe I. Um componente desse complexo – calreticulina – é similar à calnexina e provavelmente exerce funções de chaperona. Um segundo componente do com- plexo é a tapasina associada à proteína TAP-1, codificada por um gene dentro do MHC. A tapasina forma uma ponte entre a molécula do MHC de classe I e a TAP, permitindo que o heterodímero parcialmente pregueado da ":!2-microglobulina espere o transporte do peptídeo adequado do citosol. Um terceiro componente desse complexo é a chaperona Erp57 – uma tiol-oxirredutase que possui a fun- ção de quebrar e corrigir pontes de dissulfeto no domínio "2 do MHC de classe I durante a ligação com o peptídeo. A calnexina, a Erp57 e a calreticulina se ligam a várias glicoproteínas durante sua montagem no retículo e talvez façam parte de um mecanismo geral de controle de qualidade celular. O componente final desse complexo é a própria molécula TAP, cujo papel como transportadora é também o mais compreendido. Os outros componentes pare- cem ser essenciais, tanto para manter a molécula do MHC de classe I em um es- tado receptivo para o peptídeo quanto para desempenhar um papel na edição do peptídeo, permitindo a substituição de peptídeos com baixa afinidade ligados à molécula do MHC de classe I por peptídeos com alta afinidade. Certamente, células deficientes em tapasina ou em calreticulina mostram defeitos na monta- gem de moléculas do MHC de classe I e expressam moléculas do MHC de classe I na superfície de células contendo peptídeos de baixa afinidade e em quantidade abaixo do ideal. A ligação de um peptídeo ao heterodímero parcialmente dobrado por fim libera-o do complexo TAP:tapasina:calreticulina:Erp57. A molécula do MHC de classe I com- pletamente dobrada e o peptídeo a ela complexado podem agora deixar o retículo endoplasmático e ser transportados à superfície celular. Não está claro ainda se o Proteína velha Proteínas normais (>70%) Ribossoma DRiPs (<30%) Fragmentos peptídicos Proteossoma TAPTAP Tapasina !2m MHC de classe I Núcleo RE Citosol Calnexina Erp57 Calreticulina As cadeias ! do MHC de classe I, parcialmente dobradas, ligam-se à calnexina até que a "2-microglobulina se ligue O complexo MHC de classe I !:"2m é liberado da calnexina, liga-se a um complexo de proteínas chaperonas (calreticulina, Erp57) e liga-se à TAP via tapasina As proteínas citosólicas e osprodutos ribossomais defeituosos (DRiPs) são degradados em fragmentos peptídicos pelo proteossoma TAP leva o peptídeo até o RE Um peptídeo se liga à molécula do MHC de classe I e completa seu dobramento. A molécula do MHC de classe I completamente dobrada é liberada do complexo TAP e exportada Figura 5.5 Moléculas do MHC de classe I não deixam o retículo endoplasmático a menos que estejam ligadas a peptídeos. As cadeias " do MHC de classe I recém-sintetizadas são organiza- das no retículo endoplasmático com uma proteína que se liga à membrana, a calnexina. Quando este complexo se liga à !2-microglobulina (!2m), o dí- mero cadeia " do MHC classe I: !2m dissocia-se da calnexina, e a molécula de classe I parcialmente dobrada, então, liga-se ao transportador de peptí- deos TAP, interagindo com a molécula associada a TAP, a tapasina. As moléculas chaperonas, cal- reticulina e Erp57 também se ligam para formar parte desse complexo. A molécula MHC de classe I é retida dentro do retículo endoplasmático até ser liberada pela ligação a um peptídeo, o que comple- ta a organização da molécula de classe I. Mesmo na ausência de infecção, existe um fluxo contínuo de peptídeos do citosol para dentro do retículo endoplasmático. Produtos ribossomais defeituosos (DRiPs) e proteínas velhas marcadas para destrui- ção são degradadas no citoplasma pelo proteos- soma para gerar peptídeos que são transportados para o lúmen do retículo endoplasmático pela TAP, como mostrado aqui, e alguns ligarão as moléculas do MHC classe I. Uma vez que o peptídeo se ligou à molécula do MHC, o complexo peptí deo:MHC deixa o retículo endoplasmático e é transportado através do complexo de Golgi para a superfície celular. Processamento de Ags via MHC II 1- A maioria dos peptídios associados a classe II são ags protéicos capturados por APC e internalizados nos endossomos. 2- DC e macrófagos possuem receptores de membrana para a ligação de Ags. 3- IgG na superfície de linfócitos B podem mediar a interiorização de Ags em concentrações muito baixas 4- Proteínas citoplasmáticas e de membranas podem, eventualmente, ser apresentadas no contexto de MHC II. Proteínas citoplasmáticas ficariam presas em vesículas derivadas do RE, chamadas autofagossomos. 5- Proteínas de membrana podem reentrar na célula e por via endocitária e serem Apresentadas pelo MHC II Processamento de Ags via MHC II Imunobiologia de Janeway 191 antígenos proteicos localizados nas vesículas. Partículas de maior tamanho, inter- nalizadas por fagocitose ou micropinocitose, também utilizam essa via de proces- samento de antígeno. Drogas como a cloroquina, que eleva o pH dos endossomas, tornando-os me- nos ácidos, inibem a apresentação de antígenos que entram nas células por essa via, sugerindo que as proteases ácidas são responsáveis pelo processamento do antígeno internalizado. Entre essas proteases ácidas estão as cisteínas proteases catepsinas B, D, S e L, sendo esta última a enzima mais ativa dessa família de pro- teases. O processamento de antígenos pode ser mimetizado, de certa forma, pela digestão de proteínas com essas enzimas in vitro, em pH ácido. As catepsinas S e L podem ser as proteases predominantemente envolvidas no processamento de antígenos vesiculares; camundongos que não expressam as catepsinas B ou D fazem apresentação de antígeno normalmente, e camundongos com mutações na catepsina S apresentam alguma deficiência no processamento de antígenos. É provável que o repertório geral de peptídeos produzidos dentro da via endossô- mica reflita a atividade das diversas proteases encontradas nos compartimentos endossômicos e lisossômicos. As pontes dissulfeto, principalmente as intramoleculares, podem exigir redução antes que as proteínas que as contêm possam ser digeridas nos endossomas. Uma tiol-redutase induzida por IFN-! presente no compartimento endossômico, a GILT (gamma interferon-induced lysosomal thiol reductase), desempenha esse papel na via de processamento de antígenos. Moléculas do MHC classe II primariamente apresentam peptídeos de proteínas da rota vesicular, e as moléculas do MHC classe I apresentam peptídeos derivados de proteínas intracelulares. Como descrito na Seção 5-4, entretanto, existe conversa cruzada entre essas rotas, permitindo a apresentação cruzada de proteínas exóge- nas por moléculas do MHC classe I. Também não é surpresa que vários peptídeos ligados a moléculas do MHC classe II vêm de proteínas, como a actina e a ubiqui- tina, que se localizam no citosol. O mecanismo mais provável pelo qual proteínas citosólicas são processadas para apresentação no MHC classe II é o processo nor- mal de turnover proteico chamado de autofagia, em que as proteínas citosólicas e organelas são entregues aos lisossomas para degradação. A autofagia é consti- tutiva, mas pode ser aumentada por estresses, como falta de nutrientes, quando a célula precisa catabolizar proteínas extracelulares para obter energia. No processo de microautofagia, o citosol é continuamente internalizado no sistema vesicular por invaginações lisossômicas, ao passo que na macroautofagia, induzida pela falta de nutrientes, um autofagossoma de duas membranas engolfa o citosol e fun- de-se com os lisossomas. Uma terceira rota de autofagia usa uma proteína cogna- ta de choque de calor Hsc70 e a proteína de membrana associada ao lisossoma-2 Vesículas contendo peptídeos fusio- nam-se com vesículas contendo as moléculas do MHC de classe II A acidificação das vesículas ativa as proteases que irão degradar o antígeno em fragmentos peptídicos O antígeno é capturado nas vesículas intracelulares Espaço extracelular Citosol Nos endossomas iniciais, as proteases endossômicas de pH neutro estão inativas Figura 5.8 Os peptídeos que se ligam a molé- culas do MHC de classe II são degra dados em endossomas acidificados. No caso aqui ilustra- do, os antígenos estranhos extracelulares, como bactérias, foram capturados por células apresenta- doras de antí genos, como macrófagos ou células dendríticas imaturas. Em outros casos, a origem do peptídeo antigênico pode ser bactérias ou pa- rasitas que invadiram a célula para replicar-se em vesículas intracelulares. Em ambos os casos, a via de processamento de antígenos é a mesma. O pH das vesículas endossômicas que contêm os ger- mes ingeridos diminui progressivamente, ativando protea ses que residem no endossoma, degradan- do, assim, o material internalizado. Em al gum ponto de seu trajeto para a superfície celular, novas molé- culas do MHC de classe II passam através desses endossomas acidificados e ligam fragmentos pep- tídicos dos microrganismos, transportando-os para a superfície celular. Biossíntese e transporte de moléculas do MHC II para os endossomos 1- Moléculas MHC classe II são sintezidas no RE e transportadas para o endossomo com a cadeia invariante (li) 2- Cadeias alfa e beta do MHC II são sintetizadas coordenadamente, porém são instáveis. Estabilidade fornecida pela calnexina 3- li ,trímero de 30 kDa, ocupa as fendas de ligação de peptídios do RE. A li também direciona as moléculas MHC II para a vesícula endossômica. O resultado final da fusão de vesículas contendo MHC II e os endossomos é o chamado MIIC; que contém HLA-DM �ȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱ¨ȱ£ȱȱ��ȱȱȱȱ ȱȱȱȱÇǰȱȱȱǰȱȱȱȱȱ ³¨ȱȱÇȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱ·Ȭ£ȱǻ�ǯȱŜȬŗşǼǯȱ� ȱ΅ȱȱΆȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱ¨ȱȱ£ȱ ȱȱ¥ȱȱȱ��ǯȱ�ȱÇȱȱȱ� �ȱȱȱ��ȱ¨ ȱ¤ȱȱȱȱȱȱ¨ȱ¡ȱȱ ȱȱ��ǰȱȱȱȱ¡ǯȱ�ȱȱȱǻǼȱȱȱȱȱȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱȱȱȱ·ȱȱ� �ȱ ȱ��ȱ·ȬȱȱȱȱȱȱǰȱȱȱÇ £ȱȱȱȱȱÇǯȱ�ȱȱ ȱȱȱÇȱȱȱ¹ȱȱȱřŖȱ�ǰȱȱȱȱ ȱȱȱÇȱ΅Άȱȱ� �ȱȱȱ��ȱ·Ȭ£ȱȱ ȱȱȱȱȱ³¨ȱȱÇȱȱȬȱȱȱÇǯȱ� ǰȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱȱȱȱȱȱȱ ȱÇȱȱȱȱ��ǰȱȱȱȱÇȱȱ ȱ·ȱȱȱ�ȱǻȱǼǯȱ�ȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱ¨ ȱȱÇȱ¡Çȱȱ³¨ȱ¥ȱÇȱȱ·ǯȱ�ȱ ǰȱȱÇȱȱȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱȱ��ȱȬ ȱȱȬȱȱÇȱÇȱȱÇȱ£ȱ ǯȱ�ǰȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱ��ȱȬȱȱÇ ¹ȱȱȱàȱȱÇȱǰȱȱȱ³¨ȱÇȬ � �ȱȱȱÇǯ ),*85$����� �)XQo}HV�GD�FDGHLD�LQYDULDQWH�DVVRFLDGD�DR�0+&�GD�FODVVH�,,�H�GR�+/$�'0� $V�PROpFXODV�GD�FODVVH�,,�OLJDGDV�j�FDGHLD�LQYDULDQWH��RX�&/,3��VmR�WUDQVSRUWDGDV�DWp�YHVtFXODV��RQGH D�,L�p�GHJUDGDGD�H�S�&/,3�UHPDQHVFHQWH�p�UHPRYLGR�SHOD�DomR�GR�'0��2V�SHSWtGLRV�DQWLJpQLFRV JHUDGRV�QDV�YHVtFXODV�VmR�HQWmR�FDSD]HV�GH�OLJDU�jV�PROpFXODV�GH�FODVVH�,,��2XWUD�SURWHtQD VHPHOKDQWH�j�GD�FODVVH�,,��FKDPDGD�GH�+/$�'2��SRGH�UHJXODU�D�UHPRomR�FDWDOLVDGD�SRU�'0�GR�&/,3 �QmR�LOXVWUDGR���&,,9��YHVtFXOD�GD�FODVVH�,,� Biossíntese e transporte de moléculas do MHC II para os endossomos Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport192 (LAMP-2). A autofagia foi demonstrada no processamento do antígeno nuclear 1 do vírus Epstein-Barr (EBNA-1) para apresentação a células T CD4. 5-8 A cadeia invariante direciona as moléculas do MHC de classe II recém- -sintetizadas para as vesículas intracelulares acidificadas A função das moléculas do MHC de classe II é ligar os peptídeos produzidos nas vesículas intracelulares de macrófagos, de células dendríticas imaturas, de célu- las B e de outras células apresentadoras de antígenos e apresentá-los às células T CD4. A via biossintética para as moléculas do MHC de classe II, tal como a de outras glicoproteínas de superfície celular, começa com a sua translocação para o retículo endoplasmático. Por isso, elas devem ser impedidas de se ligarem prema- turamente aos peptídeos transportados para o lúmen do retículo endoplasmático ou para os próprios polipeptídeos recém-sintetizados pela célula. Como o retículo endoplasmático é ricamente dotado de cadeias polipeptídicas não-dobradas ou parcialmente dobradas, é necessário um mecanismo geral para impedir que estas se associem ao sulco de ligação de peptídeos do MHC de classe II. A ligação é impedida pela reunião de moléculas do MHC de classe II recém-sinteti- zadas com uma proteína especializada, conhecida como cadeia invariável (Ii) asso- ciada ao MHC. A cadeia invariável forma trímeros, com cada subunidade ligando-se de modo não-covalente a um heterodímero !:" do MHC de classe II (Figura 5.9). Uma cadeia Ii liga-se à molécula do MHC de classe II, com parte de sua cadeia poli- peptídica repousando dentro do sulco de ligação do peptídeo, bloqueando o sulco e impedindo a ligação de outros peptídeos ou proteínas parcialmente dobradas. En- quanto esse complexo está sendo montado no retículo endoplasmático, seus com- ponentes estão associados à calnexina. Apenas quando a montagem estiver comple- ta, produzindo um complexo de nove cadeias, o complexo será liberado da calnexina para o transporte para fora do retículo endoplasmático. Nesse complexo de nove cadeias, as moléculas do MHC de classe II não podem ligar peptídeos ou proteínas não-dobradas, de modo que os peptídeos presentes no retículo endoplasmático não são apresentados, geralmente, pelas moléculas do MHC de classe II. Existem evidên- cias de que, na ausência de cadeias invariantes, muitas moléculas do MHC de classe II são retidas no retículo, complexadas com proteínas malpregueadas. A cadeia invariável possui uma segunda função, que é a de marcar a liberação de moléculas do MHC de classe II para um compartimento endossômico de baixo pH onde possa ocorrer o carregamento do peptídeo. O complexo de heterodímeros !:" do MHC de classe II com cadeia invariável é retido por duas a quatro horas nesse compartimento. Durante esse período, a cadeia invariável é clivada por pro- teases ácidas, como a catepsina S, em várias etapas, como mostrado na Figura 5.9. As clivagens iniciais geram uma forma truncada da cadeia invariável, que perma- nece ligada à molécula do MHC de classe II, retida no interior do compartimento proteolítico. Uma clivagem subsequente libera a molécula do MHC de classe II do Figura 5.9 A cadeia invariável é clivada para deixar um fragmento peptídico, o CLIP, ligado à molécula do MHC de classe II. Um modelo de cadeia invariável trimérica ligada aos hetero- dímeros do MHC de classe II !:" é mostrado no quadro à esquerda. A porção CLIP é apresentada em vermelho, o restante da cadeia invariável, em verde, e o MHC de classe II, em amarelo. No retí- culo endoplasmático, a cadeia invariável (Ii) liga-se à molécula do MHC de classe II com uma porção de sua cadeia peptídica no sulco de ligação do peptídeo (modelo e quadro à esquerda). Após o transporte para as vesículas acidificadas, a cadeia Ii é clivada primeiro em um lado da molécula do MHC de classe II (quadro central). O restante da cadeia Ii (conhecida como ou fragmento LIP, pep- tídeo induzido por leupeptina) retém os segmentos citoplasmáticos e transmembrana, sinalizando o complexo Ii:MHC de classe II para o alvo – a via endossômica. A clivagem subsequente do LIP (quadro direito) deixa um pequeno peptídeo ainda ligado à molécula do MHC de classe II; esse peptí- deo é o fragmento CLIP. (Modelo estrutural cortesia de P. Cresswell.) A cadeia invariável (Ii) liga-se ao sulco da molécula do MHC de classe II A Ii é clivada inicialmente deixando um fragmento ligado à molécula de classe II e à membrana A clivagem posterior deixa um pequeno fragmento peptídico, CLIP, ligado à molécula do MHC de classe II Ii Citosol RE Biossíntese e transporte de moléculas do MHC II para os endossomos Kenneth Murphy, Paul Travers & Mark Walport194 outros peptídeos. Os antígenos apresentados por moléculas do MHC de classe II podem persistir na superfície das células apresentadoras de antígenos por alguns dias antes de encontrarem as células T capazes de reconhecê-los. A capacidade da HLA-DM de remover os peptídeos instavelmente ligados, às vezes chamada de “editoração do peptídeo”, assegura que o complexo peptídeo:MHC de classe II, exposto na superfície da célula apresentadora de antígeno, sobreviva por tem- po suficiente para permitir que ocorra a estimulação da célula CD4 adequada. Um segundo tipo de molécula do MHC de classe II atípica, denominada HLA-DO (em camundongo, H-2O) é expresso nas células epiteliais do timo e em células B. Essa molécula é um heterodímero das cadeias HLA-DO! e HLA-DO" (Figura 5.12). HLA-DO não é expressa na superfície celular, sendo apenas encontrada nas vesículas intracelulares, e parece não ligar peptídeos. Ao invés disso, HLA-DO é um regulador negativo da HLA-DM, ligando-se a ela e inibindo tanto a liberação do CLIP, catalisada pela HLA-DM, quanto a ligação de outros peptídeos a molécu- las do MHC de classe II. A expressão da HLA-DO" não é aumentada pelo IFN-#, mas a da cadeia HLA-DM, sim. Assim, durante uma resposta inflamatória, em que IFN-# é produzido pelas células T e NK, a expressão aumentada da HLA-DM écapaz de sobrepor-se ao efeito inibitório da HLA-DO. Não se sabe por que a ca- pacidade de apresentação de antígeno pelas células epiteliais do timo e células B é regulada dessa maneira; nas células epiteliais tímicas, o objetivo deve ser sele- cionar células CD4 em desenvolvimen to por meio de um repertório de peptídeos próprios diferente daquele que será exposto pelas células T maduras. O papel da molécula HLA-DM – o de facilitar a ligação de peptídeos às moléculas do MHC de classe II – assemelha-se ao da TAP na facilitação da ligação do peptídeo às molé- culas do MHC de classe I. Assim, parece provável que os mecanismos especiliza- dos de colocação de peptídeos tenham coevoluído com as próprias moléculas do MHC. É também provável que patógenos tenham desenvolvido estratégias para inibir esse processo de carregamento do peptídeo para as moléculas do MHC de classe II, assim como os vírus desenvolveram estratégias para subverter o proces- samento e a apresentação de antígenos pelas moléculas do MHC de classe I. 5-10 A ligação peptídica estável pelas moléculas do MHC permite uma apresentação de antígeno eficaz na superfície celular Para que as moléculas do MHC desempenhem sua função essencial de sinalizar infecções intracelulares, o complexo peptídeo:MHC precisa estar estável na su- perfície celular. Se o complexo puder dissociar-se facilmente, o patógeno na célu- A cadeia invariável (Ii) forma um complexo com a molécula do MHC de classe II, bloqueando a ligação de peptídeos e de proteínas malpregueadas Ii é clivada em um endossoma acidificado, deixando um pequeno fragmento peptídico, CLIP, ainda ligado à molécula do MHC de classe II Antígenos endocitados são degradados em peptídeos nos endossomas, mas o peptídeo CLIP bloqueia a ligação de peptídeos às moléculas do MHC de classe II HLA-DM liga-se à molécula do MHC de classe II, liberando CLIP e permitindo a ligação de outros peptídeos. A molécula do MHC de classe II, então, vai até a superfície celular HLA-DM Retículo endoplasmático Citosol Ii Figura 5.11 HLA-DM facilita a colocação de peptídeos antigênicos nas moléculas do MHC de classe II. A cadeia invariável (Ii) liga-se a mo- léculas do MHC de classe II e bloqueia a ligação de peptídeos e proteínas não-dobradas no retículo endoplasmático durante o transporte da molécu- la do MHC de classe II nas vesículas endocíticas acidificadas (primeiro quadro). Em tais vesículas, as proteases clivam a cadeia invariável, deixan- do o peptídeo CLIP ligado à molécula do MHC de classe II (segundo quadro). Patógenos e suas proteínas são quebrados em peptídeos dentro dos endossomas acidificados; contudo, esses peptí- deos não podem ligar-se às moléculas do MHC de classe II que estão ocupadas pelo CLIP (ter- ceiro quadro). A molécula semelhante ao MHC II, HLA-DM, liga-se aos complexos MHCII de classe II:CLIP, catalisando a liberação do CLIP e a ligação de peptídeos antigênicos (quarto quadro). Processamento de Ags via MHC II A degradação dos Ags em vesículas é um processo ativo. Participação de proteases (catepsinas) que funcionam em pH ácido. A resposta de diferentes tipos de Linf T depende da via de processamento e apresentação de Ag ǯȱ�ȱȱǰȱȱÇȱ¡ȱȱȱ£ ȱÇȱȱȱȱȱ·ȱ�ȱ��ŚƸȱȱȱ� �ȱȱȱ��ǰ ȱȱÇȱȱ¨ȱȱȱÇȱȱ³¨ȱ¥ȱȱ��ǯȱ� ·ȱ�ȱ��ŚƸȱȱȱ¡ȱȱȱȱ·ȱ�ȱȱ£ ȱȱȱàȱȱȱȱ³äȱÇȱǰ ȱȱȱȱȱȱÇȱ¡ǯȱ�ȱǰ Çȱȱȱȱȱȱȱȱȱ ȱȱȱȱ·ȱ�ǰȱȱ¨ȱȱ£ȱȱȱȱȱ ǯȱ�ȱ·ȱȱȱȱȱȱȱÇȱ ���ȱȱ·ȱ�ȱ¡ȱ¨ȱ¨ȱ£ȱȱȱȱȱ ¡ȱȱǯȱ�ȱȱÇȱȱȱȱ ǰȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱȱȱ·ȱ�ȱ��ŚƸȱ ��ŞƸȱȱȱȱȱȱȱȱȱǯ ),*85$����� �$SUHVHQWDomR�GH�DQWtJHQRV�H[WUDFHOXODUHV�H�FLWRVVyOLFDV�SDUD�GLIHUHQWHV VXEFRQMXQWRV�GH�FpOXODV�7� $��$QWtJHQRV�FLWRVVyOLFRV�VmR�DSUHVHQWDGRV�SRU�FpOXODV�QXFOHDGDV�SDUD�&7/V�&'����TXH�PDWDP �OLVDP��DV�FpOXODV�TXH�H[SUHVVDP�R�DQWtJHQR��%��$QWtJHQRV�H[WUDFHOXODUHV�VmR�DSUHVHQWDGRV�SRU PDFUyIDJRV�RX�OLQIyFLWRV�%�SDUD�OLQIyFLWRV�7�DX[LOLDUHV�&'����TXH�DWLYDP�RV�PDFUyIDJRV�RX�DV FpOXODV�%�H�HOLPLQDP�RV�DQWtJHQRV�H[WUDFHOXODUHV� $�,PXQRJHQLFLGDGH�GH�3URWHtQDV�$QWLJrQLFDV �ȱ·ȱȱ� �ȱȱȱȱȱȱÇȱ¹ ·ȱȱȱȱȬǯ Ȋȱ�ȱÇȱȱÇȱ¡ȱȱȱȱȱȱȱ·ȱ� ¨ȱȱÇȱȱȱàȱȱ���ȱȱȱȱȱȱȱ£ȱ¥ Imunogenecidade dos Ags protéicos ·ȱȱ� �ǯȱ�ȱȱÇȱȱ£ȱȱȱÇȱ¹ǰȱ ȱǰȱȱȱȱ·ȱ�ȱȱȱ¨ȱÇȱȱȱ ȱȱ¹ȱȱ¤ȱȱȱÇǯȱ�ȱ¨ȱȱ Çȱȱȱǯȱ�ȱȱȱ ȱȱÇȱ£ȱȱȱȱÇȱȱÇȱǰ ȱȱȱȱÇȱȱÇȱȱȱȱȬȱ¥ ·ȱȱ� �ȱȱȱȱÇȱǻ�ǯȱŜȬŘŘǼǯȱ1ȱȱȱȱ ȱȱ¦ǰȱȱȱȱȱȱ³¨ȱȱ ȱȱȱÇȱ·ǯȱ�ȱ³¨ȱȱȱȱ·ȱ ȱȱǯȱ�ȱ¡ǰȱȱÇȱȱȱȱȱȱ ³ȱȱ¹ȱȱ¤ȱȱȱÇȱ Çǰȱ£ȱȱȬȱȱ·ȱȱ� �ȱȱȱǯȱ�ȱÇ ·ȱȱ¹ȱȱÇȱȱȬȱȱ£ȱ ȱȱȱ·ȱ�ȱȱȱÇȱȱ¡ȱȱȱ· ǯ ),*85$����� �,PXQRGRPLQkQFLD�GH�SHSWtGLRV� 2V�DQWtJHQRV�SURWHLFRV�VmR�SURFHVVDGRV�SDUD�JHUDU�GLYHUVRV�SHSWtGLRV��RV�SHSWtGLRV LPXQRGRPLQDQWHV�VmR�DTXHOHV�TXH�PHOKRU�VH�OLJDP�jV�PROpFXODV�GR�0+&�GD�FODVVH�,�H�FODVVH�,, GLVSRQtYHLV��$�LOXVWUDomR�PRVWUD�XP�DQWtJHQR�H[WUDFHOXODU�JHUDQGR�XP�SHSWtGLR�GH�OLJDomR�j�FODVVH�,,� PDV�LVWR�WDPEpP�VH�DSOLFD�DRV�SHSWtGLRV�GH�DQWtJHQRV�FLWRVVyOLFRV�DSUHVHQWDGRV�SHODV�PROpFXODV GR�0+&�GD�FODVVH�,� Ȋȱ�ȱ¡¨ȱȱȱȱȱ� �ȱȱȱ��ȱȱÇȱȱ ȱȱȱÇȱȱȱȱȱÇȱÇǯȱ� ȱǰȱȱȱȱȱȱǻ�Ǽȱȱȱȱ ȱȱ¨ȱȱȱȱ� �ȱȱȱ��ǯȱ�ȱȱȱȱ ȱȱȱȱȱȱȱȱ·ȱȱ� �ȱȱ ��ȱȱȱȱȱ³¨ȱȱȱÇȱ¹ȱǰȱ ǰȱȱ³¨ȱȱ·ȱ�ȱ¡ȱÇǯȱ�ȱ¹ȱ ȱȱȱȱȱ� �ȱȱȱ£ȱȱÇȱ¹ Resumindo....
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