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Imunologia 2001/2002 Prof.Doutor José Cabeda Immunologia Teoria Clonal Características dos Epitopes T e B Linfócitos B, Linfócitos T Imunoglobulinas Recombinação somática Prof.Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os Linfócitos T e B Características dos Epitopes T e B A teoria clonal Linfócitos B Imunoglobulinas Os linfócitos B na resposta Imunológica Linfócitos T Subtipos de Linfócitos T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Propriedades dos epitopes B As características dos epitopes B são determinadas pela conformação do epitope e do anticorpo Modelo da chave fechadura Tamanho limitado pelo tamanho do anticorpo Dois modelos O epitope encaixa num “bolso” do anticorpo Carbohidratos, oligonucleótidos, haptenos O epitope consiste numa superfície externa de uma estrutura mais complexa, a qual é complementar da do anticorpo Proteínas globulares O epitope é sempre uma zona externa e acessível Numa proteína o epitope pode conter a.a. não sequenciais Os epitopes B tendem a consistir em regiões flexíveis dos imunogénios Proteínas complexas têm múltiplos epitopes B, alguns dos quais são imunodominantes Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Propriedades dos epitopes T Se a imunização for feita com epitopes nativos A memória B é restrita a epitopes nativos A memória T inclui epitopes nativos e desnaturados As células T não reconhecem antigénios solúveis nativos, mas antigénios processados pelas APC e apresentados pelo MHC Péptidos antigénicos para as células T formam um complexo tripartido: MHC-Antigénio-TCR Os Antigénios têm que ter: zonas de afinidade ao MHC (a agregotope) Baixa selectividade (muitos péptidos ligam-se ao mesmo MHC) zonas de afinidade ao TCR( o epitope) Alta selectividade Os epitopes T são sempre sequenciais Os epitopes T são frequentemente internos na molécula Os epitopes dominantes são determinados em parte pelo MHC Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os Linfócitos T e B Características dos Epitopes T e B A teoria clonal Linfócitos B Imunoglobulinas Os linfócitos B na resposta Imunológica Linfócitos T Subtipos de Linfócitos T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A teoria clonal (I) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A teoria clonal (II) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A teoria clonal (III) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Selecção clonal induz proliferação e aumenta a frequencia das células efectoras No. of cell divisions No. of cells with useful specificity Threshold of protective effector function Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Antigen receptors recognising self antigens can be individually purged from the antigen receptor REPERTOIRE before clonal expansion !!!!Cells specific for self antigen!!!! Opportunity to remove harmful specificity at an early stage of development IMMUNOLOGICAL TOLERANCE Clonal nature of adaptive immune response allows for removal of harmful cells Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os Linfócitos T e B Características dos Epitopes T e B A teoria clonal Linfócitos B Imunoglobulinas Os linfócitos B na resposta Imunológica Linfócitos T Subtipos de Linfócitos T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estrutura das Imunoglobulinas (I) Uma zona constante que determina a função efectora Uma zona variável que determina a especificidade Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estrutura das Imunoglobulinas (II) Cada zona é formada por 2 cadeias polipeptidicas unidas por pontes disulfureto: Cadeia Leve (L) K ou l Cadeia Pesada (H) m,g,a,d ou e Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estrutura das Imunoglobulinas (III) Cada cadeia é formada por domínios: Cadeia H VH, CH1, CH2, CH3 Cadeia L V, CL Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estrutura das Imunoglobulinas (IV) Decomposição química das Ig Fc Fab F(ab’)2 Cadeias L e H Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Classes das Imunoglobulinas (I) A classe das imunoglobulinas é determinada pelo isotipo da respectiva cadeia pesada Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Classes das Imunoglobulinas (II) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Domínios das imunoglobulinas Cadeias b Estabilizadas por S-S Domínios hipervariáveis nas zonas de ligação das cadeias b Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O domínio da região variável Regiões hipervariáveis (HV) Formam a zona de ligação ao antigénio (Complementary Determining Region) Situam-se nos “loops” entre as cadeias b Flexíveis => modificações conformacionais após a ligação ao antigénio Regiões Framework (FR) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O domínio das regiões constantes CL e CH1 Extendem os braços Fab, aumentando sua rotação máxima Mantêm juntos o VH e VL (S-S) Aumenta o número de combinações VH/VL possíveis, estabilizando-as “Hinge” Region Cadeias a, d e g Rica em resíduos de prolina Flexível Faz com que os braços fab assumam angulos variáveis, quando ligados ao antigénio Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O domínio das regiões constantes IgA, IgD, IgG CH1, Hinge, CH2, CH3 IgE, IgM CH1, CH2, CH3, CH4 Função desconhecida Função desconhecida Cadeia paralela oligosacaridica Mais acessível ao meio Activação do complemento (IgG,IgM) Forma sIg e mIg Terminal COH Cel. Pré B -> mIgM Resting -> mIgM ou mIgD Memoria -> qualquer Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Propriedades das Ig 80% da Ig sérica IgG1,IgG3,IgG4 atravessam a placenta IgG3 é o + eficiente activador do complemento IgG4 não activa o complemento IgG1 e IgG3 ligam-se com alta afinidade ao receptor Fc, mediando a opsonização 10-15% da Ig sérica Ig predominante nas secreções (leite, saliva, lágrimas, muco boncrial, do tracto genitourinário e digestivo) 5-10% Ig sérica 1ª Ig produzida na resp. Imune Mediador da hipersensibilidade 0.2% Ig sérica mIGD sIgD função? Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os Linfócitos T e B Características dos Epitopes T e B A teoria clonal Linfócitos B Imunoglobulinas Os linfócitos B na resposta Imunológica Linfócitos T Subtipos de Linfócitos T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Immune effector mechanisms against extracellular pathogens & toxins NEUTRALISATION NEUTRALISING ANTIBODIES Y ` ` Y ` ` Y ` ` Y ` ` Toxin release blocked Prevents toxicity Adhesion to host cells blocked Prevents invasion Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Effector mechanisms against extracellular pathogens OPSONISATION binding OPSONISATION Phagocytosis Bacteria in extracellular space Ab + Fc receptor Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Effector mechanisms against extracellular pathogens COMPLEMENT Lysis Bacteria in plasma Ab & COMPLEMENT + PhagocytosisOpsonisation binding Complement & Fc receptor Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os Linfócitos T e B Características dos Epitopes T e B A teoria clonal Linfócitos B Imunoglobulinas Os linfócitos B na resposta Imunológica Linfócitos T Subtipos de Linfócitos T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Timo: Amadurecimento de Linf.T Células progenitoras entram e localizam-se no córtex do timo Dividem, e amadurecem, ao longo de 3 semanas Rearranjam os genes TCR gd ab Sofrem selecção pos./neg. Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A selecção timica do repertório Rearranjos aleatórios originam especificidades aleatórias 1015 ab e 1018 gd Só alguns rearranjos são úteis Alguns são auto-reactivos Alguns não reconhecem o MHC próprio Alguns não são funcionais Os timócitos sofrem 2 tipos de selecção Positiva (As células que reconhecem o MHC próprio) Negativa Rearranjos não funcionais Alguns rearranjos auto-reactivos Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A Activação das células T Complexas vias de transdução de sinal Vários receptores envolvidos Estimulação via TCR sem co-estimulação induz anergia Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Superantigénios Proliferação policlonal Delecção policlonal Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os Linfócitos T e B Características dos Epitopes T e B A teoria clonal Linfócitos B Imunoglobulinas Os linfócitos B na resposta Imunológica Linfócitos T Subtipos de Linfócitos T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Subtipos de Linfócitos T Células Efectoras Th Th1(secretam IL2, IFN-g, TNF-b; promovem a inflamação e hipersensibilidade e estimulam linfócitos Tc) Th2 (secretam IL4, IL5, IL6, IL10; estimulam a resposta B) Tc Linf. T Memória (fenotipicamente semelhantes às células efectoras) ab (a maioria em circulação) gd (proporção significativa no intestino; combate aos tumores?) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Effector mechanisms against intracellular bacteria MACROPHAGE ACTIVATION Resting Macrophage Activated macrophage Th Inflammatory T cell Cytokines Th Activation of killing mechanisms Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Effector mechanisms against intracellular pathogens CYTOXICITY Viral infection Lethal hit CTL CTL Target cell death CTL Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof.Doutor José Cabeda Immunologia Curso de Análises Clinicas Aula Teórica Nº 5 Recombinação V(D)J: Os genes das Ig e TCR Prof.Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A teoria clonal centra-se na existência de receptores do antigénio clonotípicos : Linf. B : mIg Linf. T: TCR Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Similaridades e diferenças entre o TCR e as Ig Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A codificação genética do TCR e Ig NECESSIDADE BIOLÓGICA: Criar um número ilimitado de TCR LIMITAÇÃO PRÁTICA: O Genoma é limitado, pelo que pode codificar um número limitado de Proteínas RESPOSTA BIOLÓGICA: O mecanismo de recombinação somática cria uma diversidade ilimitada a partir de um número limitado de elementos genéticos base Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os receptores do antigénio são codificados por mais que um gene Ig Cadeias Pesadas: IgH Cadeias Leves: Igl e Igk TCR Cadeia a Cadeia b Cadeia g Cadeia d Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os genes das Imunoglobulinas Cromossoma 12 Cromossoma 6 Cromossoma 16 Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os genes do TCR Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os genes do TCR são diferentes em células diferenciadas e células indiferenciadas Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O rearranjo somático Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Regulação da recombinação: as sequências sinal Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A recombinação somática segue a regra: “ só rearranjam elementos com espaçadores de comprimentos diferentes”. Regulação da recombinação Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Equação de recombinação Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Tipos de recombinação Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda As junções dos elementos V-D-J não são pré-definidas Delecção de nucleótidos de cada elemento Adição de novos nucleótidos Nucleótidos P (origem numa estrutura palindrómica) Nucleótidos N (adicionados aleatoriamente pela enzima TdT) número potencial de 1016 ab-TCR e 1018 gd-TCR Prof. Doutor José Cabeda * Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A origem dos nucleótidos P Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A origem dos Nucleótidos N Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Leitura dos segmentos Db faz-se em 3 ordens de leitura Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Diversidade combinatorial Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Locais de diversidade de junção: os CDR Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Os CDR na estrutura proteica Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda A recombinação origina novos genes e novos clones Cada gene obtido é potencialmente diferente dos restantes Os genes do TCR de cada linfócito são diferentes dos de qualquer outra célula não linfóide A recombinação V(D)J ocorre precocemente na ontogenia das células determina a sua maturação na linhagem T cada célula origina um clone de células T Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estimativas da diversidade Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Mutação somática dos genes das Ig Ocorre no centros germinais dos nódulos linfáticos Ocorre de forma aleatória A selecção dirigida pelo antigénio causa predominância de mutações nos CDR Resulta num aumento da afinidade dos anticorpos Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O TCR não sofre mutação somática Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O Gene TCR g no locus TCR a Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Aplicações no laboratório de análises clínicas Prof. Doutor José Cabeda 3.bin 4.bin 5.bin Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Necessidades Funcionais do TCRReconhecer o péptido Reconhecer o HLA do indivíduo como tal Reconhecer HLAs estranhos como tal Estar ancorado na membrana enviar sinais para o interior da célula após o reconhecimento do HLA/HLA+péptido Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estrutura do TCR (I) Heterodimero cujos polipéptidos se encontram unidos por ligações dissulfídricas 2 formas diferentes, expressas em células diferentes heterodimero ab (a maioria dos linfócitos T circulantes) heterodimero gd (5-10% dos linfócitos T circulantes) Ambos os heterodimeros são proteínas constitucionais da membrana citoplasmática Ambos os heterodimeros se associam a um complexo proteico denominado CD3 A maioria encontra-se no exterior da célula, possuindo ainda uma zona transmembranar, e uma muito curta cauda citoplasmática Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Estrutura do TCR (II) Existem 4 regiões de hipervaria-bilidade na sequência dos a.a. : 3 zonas análogas às observadas nas imunoglobulinas, sendo por isso referidas com nomes análogos (CDR1 a CDR3 - complementary determining region). 1 zona denominada HV4 (Hypervariable region 4) O CDR1, CDR2 e HV4 são codificados pelos “genes” V O CDR3 é codificado pela junção V(D)J 3 1 2 4 3 1 2 4 Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda 3 1 2 4 3 1 2 4 Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Descobrindo especificidades de ligação Mutações no péptido seleccionam mutações complementares no CDR3 Prof. Doutor José Cabeda Célula Péptido V VJ J 5C.C7 MCC(99K) 11.1 CAAEASNTNKVVF C7 115 MCC(99K) 11.1 CAAEPSNTNKVVF C7 116 MCC(99K) 11.1 CAAEASAGNKLTF AC25 102 MCC(99K) 11.1 CAAD GNNRIFF MD13 202 MCC(99E) 11.1 CAAKSSGSWQLIF 28 Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Mutações nos resíduos das -hélices do HLA não induzem selecção nas V utilizadas: A mesma mutação tem efeito diverso, dependendo do péptido I I I I Sem estimulação 20-102 X 20- 102 X 102-103 X >103 Sem efeito MCC(99K) MCC(99E) Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Mutações nos resíduos das -hélices do HLA não induzem selecção nas V utilizadas: TCR diferentes são diferentemente afectados pelas mesmas mutações I I Sem estimulação 20-102 X 20- 102 X 102-103 X >103 Sem efeito Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Mutações nos resíduos das -hélices do HLA não induzem selecção nas V utilizadas: Não se observou nenhum padrão de comportamento do tipo mut. X-hélice - mut. CDR 1/CDR 2 Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O CDR 3 é a principal força que governa a especificidade, sendo o HLA reconhecido como parte do todo, e não separadamente NOTA: verificar no diagrama que efectivamente o CDR 3 é a zona do TCR que mais contacta o péptido / HLA Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda O H4 está particularmente envolvido nas ligações tipo super antigénio. Prof. Doutor José Cabeda Imunologia 2001/2002 Prof. Doutor José Cabeda Factores que influenciam a diversidade do TCR Tolerancia Rearranjos constructivos Selecção negativa Selecção Positiva Estrutura do péptido péptidos c/ a.a. volumosos nos resíduos expostos originam repertórios mais diversos Concentração/densidade do ligando [] estimula apenas os TCR de maior afinidade Repertório de TCR limitado relatos contraditórios sobre a influencia de delecções de Vß na diversidade do repertório especifico Superantigénios Não especificos p/ péptido mas p/ Vß activação policlonal superantigénios endógenos originam delecção de expressão de Vß à periferia Prof. Doutor José Cabeda V GTCCTCC.CACAGTG-12-ACAAAAACC J GGTTTTTGT-23-CACTGTG.CTCAG + V J JUNÇÃO CODIFICANTE JUNÇÃO SINAL GTCCTCC GG TCAG + GGTTTTTGT-23-CACTGTG|CACAGTG-12-ACAAAAACC GT CA GT CA CATG CATG GTAC Nucleótidos "P" Célula Péptido V a VJ a J a 5C.C7 MCC(99 K ) 11.1 CAA E ASNTNKVVF C7 115 MCC(99 K ) 11.1 CAA E PSNTNKVVF C7 116 MCC(99 K ) 11.1 CAA E ASAGNKLTF AC25 102 MCC(99 K ) 11.1 CAA D GNNRIFF MD13 202 MCC(99 E ) 11.1 CAA K SSGSWQLIF 28