¡Descarga Immuno tema 8 y más Apuntes en PDF de Medicina solo en Docsity!
TEMA 8: EL COMPLEX PRINCIPAL
D’HISTOCOMPATIBILITAT (MHC)
8.1 Gens i estructura 8.1.1 Gens del MHC. Descobriment.
- Polimorfisme 8.1.2 Estructura de les molècules de classe I i II del MHC 8.1.3 Unió dels pèptids a les molècules de classe I i II del MHC 8.1.4 Diversitat
8.1. GENS I ESTRUCTURES
Les principals funcions dels limfòcits T consisteixen en la defensa davant de microbis intracel·lulars (T citotòxics) i l’activació d’altres cèl·lules, com macròfags i limfòcits B (gràcies als LT col·laboradors).
Els limfòcits T són capaços d’interactuar amb altres cèl·lules perquè els seus receptors antigènics només poden reconèixer antígens que es presentin en altres cèl·lules (cèl·lules de l’hoste infectades, cèl·lules dendrítiques, macròfags o limfòcits B). Aquesta especificitat contrasta amb la dels limfòcits B i els seus productes secretats, els anticossos, que poden reconèixer antígens tan solubles com associats a cèl·lules. La tasca de presentar antígens associats a cèl·lules per a què siguin reconeguts pels limfòcits T es duu a terme per les proteïnes especialitzades que són codificades per gens presents en un locus denominat complement principal d’histocompatibilitat (CPH).
Existeixen dos tipus principals de productes gènics del CPH que es denominen molècules de MHC de classe I i de classe II, que contacten amb diferents conjunts d’antígens proteics; antígens intracel·lulars i extracel·lulars, respectivament. Les molècules de classe I presenten pèptids als limfòcits LT citotòxics i els de classe II als LT col·laboradors.
L’antigen pot ser reconegut directament per l’anticòs, per unes proteïnes MHC que li presentin al receptor de la cèl·lula T (TCR) o per unió a receptors TLR (Toll-Like-Receptor). Aquests TLR recordem que són receptors que desencadenen la resposta innata. A més, tenim unes MHC que també s’uneixen a NK.
Reconeixement de l’antigen:
8.1.1 GENS DEL MHC. DESCOBRIMENT
- Descobriment dels Complex Principal d’Histocompatibilitat
Entre 1930 i 1950, George Snell i Gorer van utilitzar tècniques genètiques per analitzar el rebuig de tumors trasplantats i altres teixits injectats entre “cepas” o soques de ratolins de laboratori. Per poder realitzar-ho, va ser necessari produir soques de ratolins cosanguinis mitjançant l’aparellament repetit de germans. Després de 20 generacions, cada membre d’una soca cosanguínia, tenia seqüències d’àcids nuclèics idèntics en tots els cromosomes. En altres paraules, els ratolins cosanguinis són homozigots en cada un dels locus genètics i cada un dels ratolins d’una soca cosanguinia seran genèticament idèntics (singènics) a tots els ratolins d’una mateixa soca. En el cas dels gens polimòrfics, cada soca cosanguínia, degut a que és homozigòtica, expressa un únic al·lel de la població original. Altres soques poden expressar diferents al·lels i es considera que són al·lògenes entre elles.
Quan es va injectar un tros de pell d’un animal a un altre es va veure que en els ratolins de la mateixa soca, la pell injectada sobreviu i actua, com a pell normal, però en els ratolins d’altres colònies es produïa un rebuig. Per tant, el reconeixement d’un injert com a propi o estrany és un aspecte heretat.
Els gens responsables de que un teixit injectat sigui percebut com a similar o diferent als teixits propis es denominen gens d’histocompatibilitat (gens que determinen la compatibilitat tissular entre individus) i les diferències entre teixit considerat propi i estrany van ser atribuïdes a polimorfismes genètics entre els diferents al·lels dels gens d’histocompatibilitat. El polimorfisme es dóna en gens en els quals existeixen formes alternatives o variants de seqüències del mateix gen estables en la població. El polimorfisme es dóna en individus d’una mateixa espècie (seria el cas dels ratolins de diferent soca).
Resum del conceptes explicats:
- Organització del complex principal d’histocompatibilitat
El locus concret identificat en les rates estava relacionat amb un gen situat al cromosoma 17 que codifica un antigen de grup
Gens polimòrfics i poligènics, poden haver-hi fins a 200 al·lels per un gen determinat. Per exemple, en MHC-I, tant A, B o C, hi ha múltiples al·lels. Passa el mateix amb MHC-II i III.
Dintre de cada individu hi ha diversitat (relativament reduïda), però on trobem realment la diversitat és a la població.
- Reconeixement del complex MHC-pèptid pel TCR
Les molècules de MHC tenen una regió que el permet interaccionar amb el pèptid antigènic (30-40 Aa màxim). Per a què es doni la interacció correcta MHC - LT, el receptor TCR del limfòcit reconeixerà el pèptid presentat per la MHC i també residus polimòrfics de la molècula de MHC. El sentit que se li uneixi aquests residus és el de donar restricció per aquest MHC. És a dir, que el pèptid únicament serà reconegut pel limfòcit T, quan aquest estigui unit al MHC que ha permès la interacció primera. Si és presentat per un altre MHC, la cèl·lula T no reconeixerà el pèptid.
Uneixen un pèptid, per tant té Aa que queden ancorats a l’estructura externa de la molècula. Uns Aa exposats reconeixen el TCR. El TCR també reconeix uns pèptids presents en l’MHC i no es produeix la unió sense aquest reconeixement. En aquest reconeixement és on es marca la diferència entre un al·lel i un altre. Aquests pèptids determinen la interacció amb el TCR.
Com cal aquest reconeixement, aquesta és la restricció per MHC, característica per discriminar el propi/no propi.
Les interaccions entre el complex MHC/pèptid/TCR són no covalents. En aquest cas, participen residus d’aminoàcids del pèptid i residus polimòrfics
del MHC en el reconeixement del TCR. Aquests residus seran els responsables de:
En el primer cas (esquerre) ens podem trobar una cèl·lula presentadora que tingui un MHC unit a un pèptid i que sigui reconeguda pel LT, activant-lo. Pot presentar-se un altre cas (central), en el qual la molècula MHC sigui diferent pel mateix pèptid i, per tant, el LT ja no s’uneixi amb la mateixa afinitat i no es doni el reconeixement. Per acabar, un últim cas (dret), en el qual el MHC del principi agafa a un antigen nou i li presenti a un LT, aquest no el reconeix per aquesta molècula de MHC.
Com a conclusió obtenim que no tots els pèptids que presentin les MHC seran reconeguts per les cèl·lules T. 8.1.2 ESTRUCTURA DE LES MOLÈCULES DEL MHC DE CLASSE I i II
Totes les molècules del MHC comparteixen algunes característiques estructurals que són fonamentalment per la seva funció en la presentació dels pèptids i el reconeixement antigènic per part dels limfòcits T.
Les molècules de classe I consten de dues cadenes polipeptídiques unides de forma no covalent: una cadena alfa codificada per la MHC i una subunitat no codificada per MHC denominada β 2 microglobulina. Cada cadena alfa
encarregats d’interactuar i formar la plataforma (butxaca) per rebre al pèptid, que s’establirà mitjançant conformacions beta... per tant, com que és el domini de reconeixement és la regió polimòrfica de la seqüència. En canvi, alfa3 no és polimòrfica ja que és la regió d’interacció amb CD8, responsable de la restricció per limfòcits T citotòxics (tan sols poden unir Tc).
Per a que un MHC I s’uneixi a la membrana és necessària la seva associació prèvia de les dues cadenes. Per a que un cop a la membrana el MHC I aconsegueixi la seva conformació estable i funcional és necessari que per una banda se li uneixi el pèptid que ha de presentar i que beta2 estigui bé interaccionant amb alfa, de no ser així, no serà funcional, no unirà el pèptid. Per això es diu que MHCI és un heterodímer: pèptid+alfa+beta2.
Per últim que els pèptids que és capaç de rebre aquest MHCI van d’una mida de 8 a 10 aminoàcids degut a la complexió del lloc d’unió, degut a aquestes proteïnes llargues seran capaces de produir varis pèptids possibles per aquesta acció.
- Estructura molècules MHCII
Té dues cadenes: una alfa i una beta. En aquest cas les dues cadenes consten de dominis immunoglobulina, anomenats alfa 1 i 2 i per altra banda: beta 1 i 2. Les dues cadenes unides de forma no covalent. Els dominis alfa 1 i beta 1 codificats per gens polimòrfics (en aquest cas totes les cadenes venen del mateix locus del mateix cromosoma) són els responsables de configurar el lloc d’unió al pèptid. Per altra banda, els dos dominis restants conformen llocs d’unió a la membrana.
En aquest cas, igual que MHCI i MHCII té forma d’heterodímer perquè també necessita el pèptid unit per ser funcional i estable. Finalment, cal dir
que en aquest cas el lloc d’unió del pèptid és diferent i permet unir pèptids de 13 a 18 Aa.
Per a que s’uneixi un pèptid en el MHCI és senzill, ja que es dóna en el reticle endoplasmàtic on es sintetitzen les dues cadenes alfa i beta 2, i simultàniament a que es doni la síntesi del MHCI es dóna la síntesi del possible pèptid endogen que se li pot unir i d’aquesta manera es formarà el heterodímer en el reticle i MHCI no tindrà problemes per unir-se a la membrana i ser estable. En canvi, el MHCII no uneix pèptids endògens sinó pèptids fagocitats, llavors com es pot sintetitzar i estar esperant vesícules per unir-se al fagosoma i captar un pèptid ja que aquest és essencial per la seva estructura per unir-se a la membrana? La resposta és que en el reticle del MHCII es sintetitza juntament a un pèptid anomenat cadena invariant que és una cadena que “omple” el lloc d’unió mentre les vesícules del MHCII esperen l’arribada del fagosoma, quan això passa la cadena invariable s’intercanvia pel pèptid en qüestió.
Nota: Per aquestes diferències sobretot a nivell de síntesi, funció.. els MHC tenen espectres de pèptids diferents. Per altra banda, el fet de la alta semblança pels dominis immunoglobulina de MHCI i MHCII (les seves cadenes) aquestes dues molècules es classifiquen com a membres de la superfamília de les immunoglobulines. S’ha cristal·litzat diferents molècules de MHC tant I com II s’ha vist que la “butxaca” (on s’uneix el pèptid) és més intern en el MHCI i més superficial i més gran en el MHCII. En el cas del MHCI els Aa que s’uneixen específicament es troben en els extrems de la “butxaca” i corresponen a aminoàcids hidrofòbics, al unir-se pels extrems el pèptid tendeixen a formar bucles en canvi, el MHCII els Aa que uneixen són més interns i cèntrics en la “butxaca” i ho fan d’una forma més aplanada.
Polimorfisme en les molècules de MHC I i MHCII.
Els llocs d’interacció amb l’antigen són regins on es produeix el polimorfisme, és a dir, que dos individus no genèticament iguals tindran la capacitat per unir espectres diferents de pèptids als seus MHC, per això, com veiem en la següent imatge hi ha la variabilitat/ polimorfisme que es dóna en les cadenes que interaccionen amb l’antigen.
En les molècules de MHC no tindrem inhibició d’un dels dos al·lels quan s’expressa el primer (com passa en Ig), això és el que explica perquè els fills no solen ser compatibles per donar òrgans als pares o a l’inrevés, ja que el fill té un al·lel de la mare, i com veiem, aquesta divergència de MHC causa “rebuig”.
Taula resum:
Diversos centenars de variants al·lèliques diferents de molècules MHC I i II s’han identificat en l’ésser humà. Però qualsevol persona individualment tan sols expressa una xifra petita d’aquestes, perquè evidentment, tan sols tindrà les variants al·lèliques derivades dels seus pares, no obstant, això ha de ser suficient per poder presentar molts pèptids antigènics al limfòcit T, i desenvolupar una resposta immunitària conscient. Això delata que la unió de pèptids a MHC no és específicament fina, com la que hi ha entre anticossos i antígens.
Les molècules de MHC I i II es diu que són promiscues perquè poden unir diversos pèptids que comparteixen una sèrie de característiques, amb el què així aconsegueixen un ampli ventall de pèptids, això a nivell individual, ja que en la població si sumem totes les variants al·lèliques de MHC, segurament inclouríem el reconeixement de tots els pèptids per part de MHC. Per altra banda, és lògic dir que hi haurà pèptids que poden unir-se a 2 MHC diferents ja que poden reunir característiques estructurals que els permetin.
L’associació entre pèptid i MHC és molt estable i pot durar molt de temps, hores i fins i tot dies, encara que no sigui covalent. Això és útil per la presentació dels antígens.
Els MHC no diferencien entre pèptids propis i no propis, tan sols diferencia característiques dels pèptids, així el MHC en majoria, per probabilitat, reconeixerà pèptids propis, ja que MHC I reconeix pèptids provinents del turn- over propi de la cèl·lula i MHC II uneix proteïnes de cèl·lules velles fagocitades pròpies... Però quan hi ha una infecció evidentment, uneix proteïnes estranyes.
Cada cèl·lula exposa unes 100.000 molècules de MHC on cada una es troba unida a pèptids diferents.
8.1.4 DIVERSITAT
El polimorfisme en regions codificants de MHCI i II proporciona diversitat sobretot en el lloc d’unió a l’antigen i en la unió a TCR. Tindrem individualment dos al·lels polimòrfics que determinaran una sèrie de MHC (que reconeixeran un espectre concret), en canvi, la població gaudirà de MHC possible, com ja hem dit.
Llavors l’avantatge d’aquest polimorfisme és que permet la supervivència humana perquè sempre hi haurà algú capaç de combatre, mitjançant el MHC en concret, l’atac d’algun patogen que ens envaeixi, això paral·lelament és un procés de selecció natural.
Secundàriament, MHC influencia el repertori d’antígens que són capaços de reconèixer tan Tc com Th.
