MHC e Apresentação de Antígeno

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MHC - Moléculas do Complexo Principal de Histocompatilbilidade (Abbas, cap 6)
- APCs : células apresentadoras de antígenos → especializadas em capturar e apresentar antígenos, ativando
linfócitos
- Interação do linfócito T (LT) com outras cels e não com antígenos (ag) solúveis: LT possuem receptores de ags
desenhados de modo a interagir apenas com ags que são apresentados por outras cels e não por ags livres
na circulação ou em fluidos extracelulares ⇒ IMPORTÂNCIA DA APRESENTAÇÃO DE AGs NA REGULAÇÃO DA
RESPOSTA IMUNE
- MHC: proteínas especializadas na apresentação de afs associados às cels hospedeiras para o
reconhecimento de TCD4 + e CD8+
- CADA LT RESPONDE A UM COMPARTIMENTO DIFERENTE:
- TCD8+ → responde à apresentação de peptídeos CITOSÓLICOS pelo MHC classe I → atividade citolítica
- TCD4+ → responde à apresentação de peptídeos EXTRACELULARES pelo MHC classe II → resposta
mediada por céls (T helper)
- APCs lidam com ags derivados de locais extracel ou intracel e apresentam-nos para diferentes classes
de LT de maneiras diferentes
Para ser reconhecimento pelo LT, o antígeno deve:
- SER PEPTÍDEO: a maioria das cels T reconhece apenas peptídeos pois somente eles se ligam a moléculas do
MHC
- existem algumas pequenas populações de cels T que são capazes de reconhecer ags não proteicos.
- SER LINEAR: os peptídeos lineares se ligam às fendas do MHC e a conformação da proteína é perdida durante
a geração desses peptídeos (ver adiante - vias de montagem do MHC)
- ESTAR ASSOCIADO À CÉLULA E NÃO ESTAREM LIVRES/SOLÚVEIS: a maioria de receptores de cels T (TCR)
reconhece somente complexos peptídio-MHC e as moléculas do MHC são ptnas de membrana que apresentam
peptídeos ligados de maneira estável nas superfícies celulares.
- SER INTRA OU EXTRACELULAR: as vias de montagem do MHC garantem que as moléculas de classe II
apresentem os peptídeos derivados de ptnas extracelulares e capturados em vesículas das APCs e que as
moléculas da classe I apresentem peptídeos de ptnas citossólicas. O CD4 e o CD8 se ligam a regiões não
polimórficas das moléculas do MHC classe II e da classe I, respectivamente.
“Uma única célula T é capaz de reconhecer um peptídeo específico, apresentado por apenas uma de um grande
número de moléculas do MHC diferentes que existem. Este fenômeno é chamado de restrição do MHC” → as células T
devem ser específicas não somente para o antígeno, como também para as moléculas do MHC, e o reconhecimento
antigênico pela célula T é restrito pelas moléculas do MHC que a célula T “enxerga”
CAPTURA DE ANTÍGENOS E FUNÇÕES DAS CÉLULAS APRESENTADORAS DE ANTÍGENOS (APCs)
- céls dendríticas são as
APCs mais eficazes para
ativação de cels T imaturas
- macrófagos e LB também
atuam como APCs mas
principalmente para cels T
auxiliares CD4+ previamente
ativadas e não para cels T naive
- cels dendríticas,
macrófagos, LB → MHC II →
TCD4+ (por esse motivo, levam o
nome de APCs profissionais)
- cel dendrítica: único tipo
de cel cuja principal função é
capturar e apresentar ags e
única APC capaz de iniciar
respostas primárias de cels T
- coestimuladores:
funcionam em conjunto com o
ags para estimular a cel T
- função das APCs
aumentada na presença de
produtos microbianos: cels
dendríticas e macrófagos
expressam receptores tipo Toll e
otros sensores microbianos que
respondem a microorganismos
através do aumento de MHC e de
coestimuladores, melhorando a
eficiência da apresentação de
antígeno e ativando APCs para
produzirem citocinas,
estimulando mais cels T → cels
dendríticas ativadas por moos
expressam receptores de
quimiocinas, que estimulam a
migração para linfonodos (local
com acúmulo de cel T) → resposta
depende de adjuvantes
(substâncias produzidas pelos
moos que aumentam a produção
de de citocinas e
coestimuladores, bem como a
função das APCs)
- APCs que apresentam
antígenos às cels T também
recebem sinais destes linfócitos
que melhoram sua função de
apresentar antígenos: relação do
CD4+ com receptor CD40 da cel
dendrítica + liberação de
INF-gama pela cel T quando
ocorre essa ligação → aumento
da capacidade de processar e
apresentar ags, aumento da
expressão de coestimuladores e
secreção de citocinas que ativam
cels T (retroalimentação positiva)
CÉLS DENDRÍTICAS NA CAPTURA E APRESENTAÇÃO DE AGs
- cels dendríticas em repouso → expressão de receptores de
membrana (lectina C) → captura de moos ou produtos microbianos
(reconhecimento também gera uma resposta imune inata) →
processamento das proteínas em peptídeos capazes de se ligar ao
MHC → cels dendríticas perdem sua adesão a tecidos → migração
para linfonodo (expressão de CCR7 que é específico para CCL19 E
CCL21, produzidas em vasos linfáticos e zona da cels T em
linfonodos) → cel T naive também expressam CCR7 e por isso migram
para o mesmo lugar da cel dendrítica ativada (aumenta as chances
de encontro)
- cels dendríticas ativadas → alta expressão de MHC com peptídeos +
coestimuladores (necessários para ativação de cels T) → cels T
imaturas recirculantes no linfonodo encontram as APCs e o ag é
apresentado
- cels dendríticas, macrófagos e cels B que capturaram ags proteicos
processam e apresentam ags às cels T naive e às cels T efetoras
(geradas por prévia estimulação gênica)
- captura e concentração de antígenos exógenos em linfonodos é
complementada por adaptações anatômicas: tecido linfóide
secundário → Placa de Peyer, tonsila faríngea
Céls dendríticas - APCs mais eficientes para iniciar resposta
primária em cel T
1. Estrategicamente localizadas: locais mais comuns de entradass de
moos e antígenos exógenos
2. Expressão de receptores que lhes permitem capturar e responder aos
microorganismos
3. Migração preferencial pela via linfática dos epitélios e tecidos para as zonas de cels T dos linfonodos, e os LT
virgens também migram da circulação para as mesmas regiões de linfonodos
4. Quando maduras expressam altos níveis de complexos peptídio-MHC, coestimuladores e citocinas, que são
necessários para ativar os LT naive
Outras APCs:
- macrófagos: apresentam antígenos de microorganismos fagocitados para cels T efetoras, que respondem
ativando os macrófagos para matar microorganismos → TCD4+ reconhecem os antígenos microbianos
apresentados pelos macrófagos e geram sinais que intensificam as atividades microbicidas destes macrófagos
- LB: internalizam proteínas antigênicas e apresentam peptídeos derivados destas proteínas para T auxiliares →
função essencial para produção de anticorpos dependentes de cels T auxiliares (potencialização da resposta
imune)
- Todas as cels nucleadas são capazes de apresentar peptídeos derivados de proteínas antigênicas
citossólicas para TCD8+ → (logo, eritrócito maduro não apresenta antígeno) importante para o reconhecimento
de infecções virais, protozoários intracelulares (malária) e proteínas mutadas. TCD8+ reconhecem e eliminam as
células em que os ags são produzidos (atividade citolítica)
GENES E MHC
Polimorfismo associado ao HLA
humano: garante a extensa
variação de MHC entre os
indivíduos - os resíduos
polimórficos de moléculas do
MHC determinam a
especificidade da ligação de
peptídeos e o reconhecimento
de ags por cels T
MHC Classe I: HLA-A, HLA-B,
HLA-C - codificam três tipos de
moléculas do MHC classe I com
os mesmos nomes
MHC Classe II: HLA-DP, HLA-DQ,
HLA-DR. Cada um dos loci DP,
DQ e DR contém genes
separados designados A ou V
que codificam as cadeias alfa
ou beta do MHC II.
Expressão: As moléculas de
classe I são expressas em
virtualmente todas as células
nucleadas, enquanto as
moléculas da classe II são
expressas apenas em células
dendríticas, linfócitos B,
macrófados e alguns outros
tipos de células.
PROPRIEDADES GERAIS DAS MOLÉCULAS DE MHC
Os resíduos polimórficos das
moléculas do MHC de classes I
e II estão localizados nas
fendas de ligação ao peptídeo
e nas α-hélices em torno das
fendas. As regiões de maior
variabilidade entre os
diferentes alelos HLA são
indicadas em vermelho; de
variabilidade intermediária, em
verde; e de menor
variabilidade, em azul.
Características de Moléculasde Peptídeo-MHC
- cada MHC classe I ou II tem uma única fenda de ligação a qual se liga um peptídeo de cada vez, mas cada
molécula de MHC pode se ligar a diversos peptídeos diferentes
- os peptídeos que se ligam a moléculas de MHC possuem características estruturais semelhantes que
promovem essa interação → as moléculas classe I são capazes de acomodar peptídeos com 8 a 11 resíduos de
comprimento e as moléculas classe II, peptídeos de a 10 a 30 resíduos de comprimento; além disso, o peptídeo
deve conter resíduos de aas que permitem interações complementares entre os peptídeos e o MHC (ligações
de hidrogênio)
- as moléculas de MHC adquirem sua carga peptídica durante a sua biossíntese e montagem no interior das
céls (ver montagem e processamento adiante) → MHC I: ptnas citossólicas // MHC II: ptnas presentes em
vesículas intracelulares
- a associação de peptídeos e moléculas do MHC é uma interação saturável com uma taxa de dissociação muito
lenta → complexos estáveis: após um MHC ter adquirido um peptídeo, ela apresenta o peptídeo tempo
suficiente para aumentar as chances de que uma cel T em particular encontre o peptídeo que é capaz de
reconhecer e iniciar uma resposta
- um número muito pequeno de complexos peptídeo-MHC é capaz de ativar LT específicos
- as moléculas do MHC de um indivíduo não discriminam entre peptídeos exógenos e peptídeos derivados de
ptnas do indivíduo (autoantígenos): as moléculas do MHC apresentam tanto peptídeos próprios como
peptídeos exógenos, e as cels T monitoram estes peptídeos apresentados para a presença de antígenos
estranhos
“Se os indivíduos processam suas próprias proteínas e apresentam-nas em associação a suas próprias moléculas de
MHC, por que nós não desenvolvemos normalmente respostas imunes contra as proteínas próprias? Embora os
complexos de peptídeos próprio-MHC sejam formados, eles não induzem autoimunidade, porque as células T
específicas para tais complexos são mortas ou inativadas. Portanto, as células T não podem responder normalmente a
antígenos próprios.”
PROCESSAMENTO DE PROTEÍNAS ANTIGÊNICAS
As vias de processamento de antígenos convertem
antígenos de proteínas presentes no citosol ou
internalizadas a partir do meio extracelular em peptídeos e
ligam estes peptídeos a moléculas do MHC para
apresentação ao LT.
Ag citosólico → TCD8+ → MHC I
Ag extracelular → TCD4+ → MHC II
MHC CLASSE I
Esta figura representa a proteólise
proteassômica de uma
proteína sintetizada no interior da célula
ou que é ingerida em um fagossomo e
então transportada para o citosol. A
apresentação de proteínas ingeridas por
moléculas do MHC de classe I constitui a
base da apresentação cruzada descrita
adiante. ERAP, peptidase associada ao
retículo endoplasmático; RE, retículo
endoplasmático; β2m, β2-microglobulina;
TAP, transportador associado ao
processamento antigênico; Ub, ubiquitina.
- As proteínas microbianas presentes no citosol que sofrem degradação proteassômica derivam de
microrganismos (tipicamente vírus) que se replicam e sobrevivem no citosol das células, bactérias
extracelulares que injetam proteínas no citosol, e vários organismos extracelulares que são fagocitados e têm
suas proteínas transportadas a partir de vesículas para dentro do citosol. Além desses antígenos microbianos,
as proteínas sintetizadas em ribossomos livres que são inadequadamente dobradas são degradadas nos
proteassomos. As proteínas produzidas no retículo endoplasmático e que não são dobradas corretamente ou
são montadas de maneira incorreta nesse compartimento são translocadas para fora do retículo
endoplasmático e degradadas nos proteassomos. Algumas proteínas nucleares também são degradadas nos
proteassomos.
- A degradação de proteínas nos proteassomos (alta atividade proteolítica) gera peptídeos que são capazes de
se ligar a moléculas do MHC de classe I
- Os peptídeos gerados pelos proteassomos no citosol são translocados por um transportador especializado
para dentro do RE, onde moléculas do MHC de classe I recém-sintetizadas estão disponíveis para ligação aos
peptídeos → TAP, transportador associado ao transporte de antígenos (medeia o transporte dependente de
ATP de peptídeos do citosol para o lúmen do RE
- Os peptídeos translocados para dentro do RE se ligam a moléculas do MHC de classe I associadas ao dímero
TAP por meio da tapasina → Na face luminal da membrana do RE, a proteína TAP se associa com uma proteína
chamada tapasina, que também tem afinidade por moléculas do MHC de classe I vazias recém-sintetizadas.
Dessa forma, a tapasina aproxima o transportador TAP a um complexo contendo moléculas do MHC de classe I
que aguardam a chegada de peptídeos. (proteínas chaperonas associam e estabilizam o dobramento)
- Os peptídeos que entram no RE via TAP, e também os peptídeos produzidos no RE, como os peptídeos
sinalizadores oriundos da membrana ou proteínas secretadas, são frequentemente aparados até o
tamanho apropriado para ligação do MHC pela aminopeptidase RE-residente (ERAP)4
- O peptídeo então é capaz de se ligar à fenda da molécula de classe I adjacente.
- MHC de classe I carregadas com o peptídeo perdem a afinidade pela tapasina, por isso o complexo
peptídeo-classe I é liberado e consegue sair do RE e ser transportado para a superfície celular
Peptídeos transportados para o interior do RE ligam-se ao MHC classe I (e não ao classe II), pois:
1. As moléculas de classe I recém-sintetizadas são fixas ao aspecto luminal do complexo TAP e capturam
peptídeos rapidamente, conforme os peptídeos vão sendo transportados para dentro do RE pela TAP.
2. As fendas de ligação ao peptídeo das moléculas de classe II recém-sintetizadas no RE são bloqueadas por uma
proteína chamada cadeia invariante (Ii)
MHC CLASSE II
CLIP, peptídeo de cadeia invariante associado à classe II; RE,
retículo endoplasmático; Ii, cadeia invariante.
- A maioria dos peptídeos associados ao
MHC de classe II deriva de antígenos proteicos
que são digeridos em endossomos e
lisossomos nas APCs. → As etapas iniciais na
apresentação de um antígeno protéico
extracelular são a ligação do antígeno nativo a
uma APC e a internalização do antígeno (que
dentro da célula se localiza em endossomos)
- As proteínas internalizadas são
degradadas enzimaticamente nos endossomos
tardios e lisossomos, para gerar peptídeos que
são capazes de se ligar às fendas de ligação
ao peptídeo das moléculas do MHC de classe
II.
- As moléculas do MHC de classe II são
sintetizadas no RE e transportadas para os
endossomos com uma proteína associada, a
cadeia invariante (Ii), que ocupa as fendas de ligação ao peptídeo das moléculas do MHC de classe II
recém-sintetizadas → A Ii se associa aos dímeros de MHC de classe II recém-formados no RE e direciona estas
moléculas a trafegarem do trans-Golgi para os endossomos tardios e lisossomos, onde as proteínas internalizadas
foram proteoliticamente degradadas em peptídeos.
- as moléculas do MHC de classe II não podem se ligar e apresentar os peptídeos que encontram no RE,
deixando-os se associar a moléculas de classe I. As moléculas do MHC de classe II são transportadas
em vesículas do RE para o Golgi. As vesículas que “brotam” do trans-Golgi e contêm o complexo MHC de
classe II-Ii são transportadas para os lisossomos. Dessa forma, as moléculas do MHC de classe II
encontram os peptídeos antigênicos gerados por proteólise de proteínas endocitadas e a associação
peptídeo-MHC acontece nos lisossomos.
-
As moléculas de classe II com a cadeia invariante ligada,
ou CLIP, são transportadas para os endossomos tardios e
lisossomos, onde a Ii é degradada e o CLIP remanescente
é removido pela ação de DM. Os peptídeos antigênicos
gerados nas vesículas são então capazes de se ligar às
moléculas de classe II. Outra proteína do tipo classe II,
chamada DO, pode regular a remoção DM-catalisada de
CLIP (não mostrado). CIIV, vesícula de classe II.
- Dentro das vesículas endossômicas, a Ii se dissocia das moléculas do MHC de classe II via ação combinada de
enzimas proteolíticas e da molécula HLA-DM, e ospeptídeos derivados dos antígenos proteicos são, então,
capazes de se ligar às fendas de ligação ao peptídeo das moléculas do MHC de classe II
- O deslocamento do CLIP (remanescente de Ii após degradação proteolítica) e sua substituição por um
peptídeo antigênico de maior afinidade nos lisossomos ocorre por meio da ação de uma molécula
chamada HLA-DM
- A molécula DM também edita o repertório de peptídeos que são apresentados, favorecendo a exibição
de peptídeos que se ligam a moléculas do MHC de classe II com alta afinidade.
- As moléculas do MHC de classe II são estabilizadas pelos peptídeos ligados, e os complexos peptídeo-classe II
estáveis são distribuídos para a superfície da APC, onde são exibidos para o reconhecimento por células T
CD4+.