Resumen Capítulo 8 Kuby Complejo Mayor de Histocompatibilidad y Presentación de Antígeno

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1 -2016 Resumen Capítulo 8 Kuby Complejo Mayor de Histocompatibilidad y Presentación de Antígeno Complejo mayor de histocompatibilidad y presentación de antígeno: Los anticuerpos o receptores de células B pueden reconocer antígenos libre; los receptores de célula T solo reconocen antígenos procesados y presentados por las MHC (complejo mayor de histocompatibilidad). Primeros estudios de MHC fue por R. Zinkernagel y P. Doherty, B Benacerraf, las MHC papel fundamental en la determinación de inmunorreacciones adaptativas y el conjunto de MHC expresadas influye en el repertorio de antígenos a los cuales las células T H y T C del individuo puedan reaccionar. Células asesinas tienen receptores para MHC tipo 1. La familia MHC es capaz de producir inmunidad contra casi cualquier antígeno. ORGANIZACIÓN GENERAL Y HERENCIA DEL MHC Cada especie de mamífero hasta ahora pose genes que constituyen el MHC y los productos de este son importante para el reconocimiento intracelular y diferenciación de lo propio de lo extraño. MHC participa en el desarrollo de inmunorreacciones humorales como de las mediadas por células; el rechazo a tejido ajeno es el resultado de reacción inmunitaria a la superficie células ahora llamados antígenos de histocompatibilidad. MHC codifica 3 clases principales de moléculas Su conjunto de genes se encuentra en una tira continua lar de DNA en el cromosoma 6 y 17 en ratones... El complejo MHC se denomina complejo HLA en el ser humano y se organizan en 3 grupos que codifican 3 clases de moléculas. Genes MHC clase I: codifican glucoproteínas que se expresan en casi todas las células nucleadas, su función principal es la presentación de antígenos a células Tc. Genes MHC clase II: codifican glucoproteínas que se expresan en células presentadoras de antígenos (macrófagos, células dendríticas t células B), presentan los antígenos procesados a células T H. Genes MHC clase III: codifican proteínas con funciones inmunitarias, componentes del sistema de complemento y moléculas relacionadas a la inflamación.

2 Moléculas clase I clásicas: son moléculas codificadas por los loci A, B y C de las MHC clase I. Moléculas/genes clase I no clásicos: genes o grupos adicionales de genes dentro de los complejos HLA también codificas moléculas clase I. Expresión de moléculas HLA-G clase I en citotrofoblasto en la interfaz fetomaterna se relaciona con la protección del feto a fin de evitar que sea reconocido como extraño y rechazado por las células Tc maternas. Las regiones DP, DQ, DR codifican las 2 cadenas de las moléculas MHC clase II. Moléculas MHC clase I y II comparten ciertas características estructurales y participan en el procesamiento y la presentación de antígenos., MOLECULAS MHC CLASE III tienen poco en común con las 2 anteriores aunque codifican moléculas esenciales para la función inmunitaria, comprenden componente de complemento C4, C2 y factor B, varias citocianas inflamatorias y el facto de necrosis tumoral (TNF). Las formas alélicas de los genes MHC se heredan en grupos unidos llamados haplotipos Los loci que constituyen el MHC son altamente polimórficos, es decir existen muchas formas del gen o ALELOS en cada locus. Cada grupo de alelos se denomina haplotipo, del cual un individuo hereda un haplotipo de la madre y otro del padre. Estos alelos se expresan de manera CODOMINANTE es decir en la misma célula se expresan genes de ambos progenitores. Eje. H-2k con H-2b la F1 será H-2b/k. Las cepas endogámicas de ratón han sido de utilidad en el estudio del MHC Las cepas endogámicas son singénicas o idénticas en todos los loci genéticos. 2 cepas son congénitas si son genéticamente idénticas excepto en un locus o región genética aislados. La cepa congénita de mayor estudio y uso frecuente designada como B10.A. Una cepa en la que se elimine el gen de la microglobulina Beta 2 inhibe el desarrollo de MHC clase I, carecían de linfocitos T citotóxicos CD8 + y tenían dificultad para combatir infecciones y rechazar trasplantes.eje células TUMORALES DE DAUDI

3 Una cepa que desactive la MHC clase II carecían de linfocitos T CD4 + en bazo linfáticos y no eran capaces de reacciones a antígenos dependientes de células T. Moléculas y genes MHC Son moléculas de glucoproteínas unidas a membrana con estructura y función relacionada, ambos tipos de glucoproteínas de membrana funcionan como moléculas presentadoras de antígenos muy especializada que forman complejos con péptidos antigénicos, estos péptidos de exhiben en la superficie celular para el reconocimiento por los linfocitos T. MOLECULAS DE MHC clase III SON PROTEINAS QUE NO TIENE SIMILITUD ESTRUCTURAS Y FUNCIONAL RELACIONADA. Moléculas de clase I Microglobulina Beta 2 vinculada de manera no covalente a cadena alfa. Es una proteína codificada por un gen altamente conservado que se localiza en cromosoma diferente, no tiene dominio transmembranal. Datos de secuencia parecido a alfa 3 y dominios de región constante de Inmunoglobulina. Es necesario que interaccione con las estructuras alfa 1,2 y 3 para que la MHC clase I tenga la conformación completamente plegada y funcional Cadena Alfa: glucoproteína transmembranal codificada por genes polimórficos dentro de regiones A, B y C del complejo MHC humano, se fija en la membrana a través de una segmento hidrófobo y la cola citoplasmática es hidrofílica. Tienes 3 dominios externos (alfa1, 2 y 3) con 90 a.a. cada uno, dominio transmembranal 25 a.a. y segmento citoplasmático 30 aa. Los dominios alfa 2 y 3 interactúan forman una plataforma de 8 hileras Beta antiparalelas con regiones helicoidales y también forman un surco llamado: HENDIDURA DE UNIO DE PEPTIDO lo cual une péptidos de 8-10aa. REGION ALFA 3 y la MICROGLOBULINA BETA 2 cada una formada por hileras Beta antiparalela de a.a. y esta estructura se conoce como PLIEGUE DE Inmunoglobulina característico de dominios de Inmunoglobulina Alfa 3 interacciona con la molécula de membrana CD8+ de linfocitos T citotóxicos. MOLECULAS DE MHC clase I y la microglobulina Beta 2 consideradas de la FAMILIA DE LAS SUPERINMONUGLOBULINA.

4 Moléculas clase II Dos cadenas unidas por interacciones covalentes, son glucoproteínas, con dominos transmembranales, un segmento externo y uno citoplasmático. Cadena alfa, corresponden a los dominos externos de una cadena son 2 en total Alfa 1 y 2 Cadena beta corresponden a los dominos externos de una cadena son 2 en total Beta 1 y 2. Los dominos alfa 2 y beta 2 proximales a la membrana tiene secuencia de PLIEGUE DE Inmunoglobulina, por esta razón también pertenecen a la SUPERFAMILIA DE Inmunoglobulina. La HENDIDURA DE UNION A PEPTIDO compuesta de 8 hileras antiparalelas Beta y lados de hélice antiparalela alfa; formada por los dominios alfa 1 y beta 1 porción distal a la membrana. La disposición de exones e intrones en los genes clase I y clase II refleja su estructura de dominio. Los genes expresan para la clase I un exón líder 5 codifica péptido señal para su entra en RE, luego es eliminado al final de la traducción; 3 exones siguientes para dominos extracelulares alfa 1, 2 y 3; un exón para región transmembranal: uno o dos exones terminales 3 para dominio citoplasmático. Este mismo patrón ocurre para la clase II (EN EL LIBRO NO DICEN NADA DE CLASE II Y SU ENTRADA AL RE se debe confirmar esto).

5 Las moléculas clase I y clase II muestran poliformismo en la región que se une a péptidos. Se conocen hasta 6 diferentes moléculas clase I y 12 de clase II distintas, por esta razón la unión de péptidos por ambas moléculas no presenta mucha especificidad La clase I requiere que el péptido que se le una tenga a.a. específicos cerca de extremos N y C terminales; esto es innecesario en la unión a péptido clase II Interacción MHC clase I y su péptido Los péptidos de clase I, son derivados de proteínas intracelulares endógenas dirigidas al citosol. Los péptidos son transportados del citosol al RE, este proceso se conoce como VIA CITOSOLICA O ENDOGENA DE PROCESAMIENTO. Una célula nucleada expresa 10 5 copias de cada molécula de MHC sea diferentes tipos de MHC clase I (A, B y C) además de sus variantes alélicas. La capacidad de una molécula de MHC clase I individual de fijar una gama diversa de péptidos se debe a la presencia de los mismos residuos u otros similares en varias posiciones definidas a lo largo de los péptidos, estos aminoácidos se denominan RESIDUOS DE ANCLA O DE FIJACIÓN. Los péptidos examinados hasta ahora que se unen a la clase I contienen un ancla de CARBOXILO TERMINAL, suelen ser residuos hidrófobos (Leu, Iso); también hay otro anclaje en el extremo amino terminal. Los aminoácido que se arquean en sentido opuesto a la molécula MHC están más expuestos por esta razón interactúan mejor con el receptor de célula T. Interacción MHC clase II y su péptido Los péptidos se presentan a células T CD4 +, suelen proceder de proteínas exógenas (propias o extrañas) se degradan dentro de la vía endocítica de procesamiento; la mayoría de estas proteínas propias o ajenas INTERNALIZADAS POR FAGOCITOSIS O POR ENDOCITOSIS mediada por receptor y luego procesada por la VIA ENDOCITICA.

6 La hendidura de clase II es mas larga y abierta en ambos extremos, permite la entrada de péptidos más largos que en la clase I. Carecen de residuos de fijación conservados, presentan enlace de H entre el péptido y la molécula clase II que se distribuyen a lo largo de toda la unión, la mayoría de los péptidos tiene residuo de Pro en posición 2, un residuo aromático en extremo amino; 3 residuos hidrófobos en la porción media y extremo carboxilo. Las moléculas clase I y clase II muestran diversidad dentro de una especie y se presentan múltiples formas de ellas en un individuo. Moléculas de MHC son diversas por la variabilidad de anticuerpos y receptores de células T. Los anticuerpos y receptores de célula T se generan mediante varios procesos somáticos como predisposición génica, mutaciónsomática de genes reordenados; por consiguiente la generación de receptores de células T y B es dinámica y cambia en un propio individuo; pero en cambio, las moléculas MHC de un individuo no cambian con el tiempo porque esta fijadas a los genes. La diversidad de MHC dentro de una especie es por el poliformismo, presencia de múltiples alelos en un locus; no resulta de la posesión de diferentes alelos de cada gen sino de la presencia de genes duplicados con funciones similares, no distintas de isotipos de Inmunoglobulina. MHC es poligénico incluye genes con estructura y función similares pero, no idénticas Clase I a 370 alelos, clase I B 660 alelos, clase I C 190 alelos Clase II cadena Beta (DRB de Beta1 a Beta alelos respectivamente), (DQA A1 y B alelos respectivamente), (DPB1 118 alelos) clase II cadena alfa millones de posibles clase 1 8E11 posibles clase II 4E19 posibles combinaciones entre clase I y II. Desequilibrio de ligadura Es la diferencia entre la frecuencia observada para una combinación particular de alelos y la esperada con base en las frecuencias de los alelos individuales. Algunas explicaciones son: Han trascurrido muy pocas generaciones para permitir el número de entrecruzamientos necesarios para poder alcanzar el número de equilibrio entre alelos.

7 Los haplotipos subrepresentados podrían generar efectos perjudiciales, como es la susceptibilidad a trastornos autoinmunitarios y experimentar selección negativa. Los entrecruzamientos más frecuentes en ciertas regiones de las secuencias de ADN, y la presencia o ausencia de regiones propensas al entrecruzamiento entre los alelos puede regir la frecuencia de vinculación alélica. HAY POLIFORMISMO EN HUMANOS GENERADO POR: RECOMBINANCION, MUTACION PUNTUAL Y CONVERSION GENICA. Mapa genómico detallado de los genes MHC MHC en humanos unas 4000 kb de ADN significa región con alta densidad de genes. La región de la clase I humana abarca alrededor de 2000 kb en el extremo telemétrico del complejo de antígenos de histocompatibilidad leucocitaria (HLA omhc) en el cromosoma 6. Los genes del MHC clase II se localizan en el extremo centromerico del HLA. Los genes del MHC clase II están entre las clases I y II Expresión celular de moléculas MHC. La mayoría de las MHC clase I se expresan en células nucleadas, el grado de expresión difiere entre los tipos celulares. Los valores mas altos se expresan en linfocitos 1% del total de sus proteínas de membrana plasmáticas. La baja cantidad de estas en las células Hepáticas es lo que facilita y contribuye al éxito de los trasplantes hepáticos ya que se reduce el reconocimiento de Linfocitos T citotóxicos. Las MHC clase 1 se presentan mas que todo en células infectadas por virus, mientas que las clase II solo son expresadas constitutivamente por células presentadoras de antígenos (macrófagos, células dendríticas y células B) algunas célulasepitelialestímicas pueden incluirse pero bajo estimulación de ciertas citosinas; puesto que cada cadena de clase II es constituida por 2 cadena polipeptídica diferente, un individuo heterocigoto expresa las moléculas clase II de los padres y también cadenas alfa y beta de diferentes cromosomas Regulación de la expresión del MHC

8 Un transactivador de MHC II llamado CIITA y otro factor de transcripción causan una enfermedad llamada SINDROME DE LINFOCITOS DESNUDOS, los pacientes con este trastorno carecen de moléculas MHC clase II en sus células y como resultado sufren inmunodeficiencia grave que se debe a la función central de las moléculas MHC clase II en la maduración y activación de las células T. Los interferones (alfa, beta y gamma) y el factor de necrosis tumoral incrementa la expresión de moléculas MHC clase I en las células, en especial el gamma ayuda al aumento de la síntesis de cadena alfa clase I y la microglobulina Beta 2. Indirectamente ayuda también al aumento de expresión de MHC clase II mediante el aumento de CIITA. Infecciones por citomegalovirus humano (CMV) [se une a McGB2], virus de hepatitis B (HBV) y adenovirus 12 (Ad12) [decrecen transportadores TAP1 y 2] reducen la expresión del MHC en la superficie celular. Restricción de células T a MHC propio Células T CD4+ y CD8+ son capaces de reconoce antígenos solo cuando este es presentado por una molécula de MHC propio. La proliferación de células T helper específicas de antígeno solo ocurre en respuesta a antígeno presentado por macrófagos del mismo haplotipo de MHC que las células T. T helper CD4+ restringido a MHC clase II. T citotóxicos CD8+ restringido a MHC clase I. Función de las células presentadoras de antígeno. Es necesario que el antígeno sea procesado para que las células T lo reconozcan Las células T helper reconocen antígenos procesados producto de la digestión de los proteínas en péptidos (vía de endocitosis) expresados por MHC clase II. Las células T citotoxica reconocían mejor las proteínas internas (víacitosolica) de los virus expresados por MHC clase I. La mayoría de las células puede presentar antígeno con MHC clase I; la presentación con MHC clase II se restringe a células presentadoras de antígenos (APC). Las células que muestran péptidos unidos a MHC clase I a células T citotóxicos CD8+ se designan CELULAS BLANCO Las células que muestran péptidos unidos a MHC clase II a las células T helper CD4+ se conocen como CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENO (APC).

9 3 tipos de células se clasifican como células presentadoras de antígeno profesionales: C. dendríticas: son las mas eficaces, estas células expresan niveles alto de MHC II y actividad coestimuladora pueden activar células T helper naturales. Macrófagos:deben ser activados por fagocitosis de antígenos particulados antes de que se expresen MHC II o moléculas de membrana B7. Linfocitos B:Expresan de forma constitutiva MHC II pero, necesitan ser activadas antes de expresar moléculas coestimuladoras. Estas células difieren entre si en su mecanismo de captación del antígeno, si expresan o no MHC II y su actividad coestimuladora. Las no profesionales funcionan en la presentación de antígenos por periodos cortos durante una respuesta inflamatoria sostenida. Casi todas las células nucleadas expresan MHC I pueden ser consideradas con células blanco, normalmente infectadas por virus u otro microrganismo. Las c. cáncer, envejecidas u alteradas propiamente también pueden ser células blanco. Pruebas de la existencia de diferentes vías de procesamiento y presentación de antígenos. Para la presentación por clase I se requiere de la síntesis de proteína vírica, la infección de las células por VIRUS VIVOS y la inhibición de la presentación de la clase I por un inhibidor de la síntesis vírica (emetina). La presentación de la clase II ocurre tanto con VIRUS VIVOS Y MUERTOS incompetentes para su multiplicación, no requiere de una síntesis de proteína viva. Además la presentación de la clase II (no de la clase I) es inhibida por un bloqueador de la actividad endocítico este inhibidor es cloroquina. ANTIGENOS ENDOGENOS; VIA CITOSOLICA son presentados a la superficie por MHC clase I

10 Complejos de proteasas llamados proteosomas generan los péptidos para presentación el proteosoma grande (20S) tiene 14 subunidades dispuestas en forma de barril por anillos simétricos. Las proteínas para proteólisis son marcadas con una proteína llamada UBICUITINA(que se une a grupo épsilon terminal de Lys), estas proteínas marcadas, se degradan en un complejo proteosoma de 26 S que es la unión de un proteosoma de 20S y un componente regulador 19S que se une a ambos extremos. En las células con actividad inmunitaria existe el inmunoproteosoma que es más rápido; inducido por interferón gamma o TNF alfa; se encuentra en células infectadas por virus Los péptidos se transportan del citosol al RER En el RER se sintetizan las moléculas del MHC clase I

11 La proteína transportadora es la TAP (transportador relacionado con procesamiento de antígenos) es un heterodímero que abarca una membrana constituida por 2 proteínas: TAP 1 y 2. Las TAP 1 y 2 tienen dominios que se proyectan a la luz del RER, un dominio con unión a ATP que se proyecta al citosol. Los péptidos generados por el proteosoma son transportados al RER por las TAP mediante la hidrolisis de ATP, normalmente estos péptidos son de 8-16 aminoácido la longitud óptima para la unión al MHC I es 9 aminoácido esta función la realiza las aminopeptidasas del RE. Las TAP favorecen péptidos con aminoácido hidrófobos o básicos en extremo carboxilo ya que es preferido para MHC I TAP 1 y 2 se mapean genéticamente dentro de la región codificada para MHC II. Deficiencias en TAP provoca inmunodeficiencia como autoinmunidad. Los péptidos se ensamblan con MHC clase I auxiliados por carabinas moleculares. Los componentes de la cadena alfa y la McGB2 de la MHC I se sintetizan en polisomas a lo largo del RER. El ensamblaje de estas moléculas para que salga del RER como MHC I requiere de la presencia de un péptido en la hendidura de unión de la MHC I.

12 La participación de carabinas moleculares, facilitan el plegamiento de polipéptidos. La primera carabina es la CALNEXINA proteína residente en la membrana de RE. Cuando se une la cadena alfa a la McGB2 la CALNEXINA se libera y la molécula de MHC I en formación se une a la carabina CALRETICULINA Y con TAPASINA. La tapasina acerca el transportador TAP a la molécula de clase I para adquiera su antígeno. Una molécula enzimática ERp57 forma enlace S-S con tapasina e interacción no covalente con calreticulina para estabilizar; cuando se adquiere el péptido permite que se libera la cadena alfa del MHC y la McGB2. TAP promueve la captura del péptido antes de que se exponga a la luz del RE. Exoproteasas degradan todo lo que no se una al MHC I. ERAP1 es una aminopeptidasa que le otorga el tamaño adecuado, escasa afinidad a péptidos menor de 8 aminoácido ERAP2 degrada péptido de cualquier longitud EL COMPLEJO MHC I AVANZA HACIA LA SUPERFICIE CELULAR A TRAVES DE LA VIA DE COMPLEJO DE GOLGI. ENFOQUE CLINICO: DEFICIENCIA DE TAP pág ta edición kuby ANTIGENOS ENDOGENOS: VIA ENDOCITICA.

13 CPA internalizan antígenos por endocitosis, fagocitosis o ambas. Macrófagos y células dendríticas internalizan por ambos procesos. Las células presentadoras de antígeno (APC o CPA) no son fagocíticas o lo son muy poco, internalizan antígenos exógenos solo por endocitosis (endocitosis o pinocitosis mediada por receptor). Eje células B internalizan antígeno por endocitosis mediada por receptor usando el anticuerpo de membrana especifico de antígeno como receptor. Los péptidos se generan a partir de moléculas internalizadas en vesículas endocíticas. El antígeno se internaliza, se degrada en péptidos dentro de los compartimientos endocíticos de procesamiento, requiere de 1-3h para atravesar la víaendocítica y aparecer en la superficie con el MHC II. La víaendocítica comprende 3 compartimientos con ph decreciente: a) endosoma temprano (6-6.5); b) endosoma tardío o endolisosomas (6-5); c) lisosoma (5-4.5). El antígeno pasa por cada compartimiento donde hay enzimas hidrolíticas y acidez creciente el antígeno se degrada en polipéptidos de 13 a 18 residuos que se une a MHC II. Procesamiento de antígenos es inhibido por compuestos básicos como cloroquina. Los compartimiento endocíticos o parte de ellos regresan a la membrana y se fusionan con ella reciclando receptores de superficie. La cadena invariante guía el transporte de moléculas MHC II a las

14 vesículas endociticas. Como los MHC I y MHC II se expresan en las células presentadoras de antígenos, debe existir algún mecanismo que impida que los péptidos de una se unan a otra. Cuando el MHC II se sintetiza dentro del RER, 3 pares de cadena alfabeta clase II se unen a un trímero de proteína preensamblada llamada CADENA INVARIANTE (Ii, CD74). La cadena invariante interactúa con la hendidura del MHC II e impide que cualquier péptido de la vía endógena se una al MHC II mientras este se encuentra en el RER; esta cadena invariante también participa en el plegamiento de las cadenas alfabeta clase II, su salida del RER y el en vio al complejo de la red trans de Golgi. Los péptidos se ensamblan con moléculas MHC clase II por desplazamiento de CLIP La cadena invariante se va degradando de manera gradual conformo va aumentado la actividad de las proteasas en los compartimiento endocíticos antes mencionados pero, un fragmento llamada CLIP (péptido de cadena invariante relacionado con la clase II), permanece unido a la hendidura del MHC II después de pasar por los compartimientos, impidiendo la unión de un péptidoantigénico de manera prematura. Se requiere una molécula MHC clase II no clásica llamada, HLA-DM para catalizar el intercambio de CLIP por péptidos antigénico, esta molécula también es un heterodímero de cadenas alfa-beta, a diferencia de la MHC II no es polimórfica y no se expresa en la membrana celular sino que predomina en el compartimiento endosómico. La HDL-DO se une a la HDL-DM y disminuye la eficiencia del recambio y esta solo se expresa en las células B, es probable que regule la unión de

15 péptidos en células B, HDL-DO se debilita con la disminución de ph y esto significa que los péptidos se unen en el compartimiento lisosómico en las células B en comparación con las otras células presentadoras de antígeno. Cuando MHC II llega a la membrana unido a su péptido, el ph neutro le da conformación solida y estable haciendo difícil que se una otro péptido externo. Existe la presentación cruzada de antígeno exógenos a las MHC clase I, se desconoce el mecanismo correcto, solo se ha presenciado en células dendríticas, y cree que es un mecanismo usado por MHC clase I para expresarse en CPA, este proceso es una gran ventaja ya que permite capturar virus y procesarlos de manera que produzca antígenos

16 víricos y generar CTL (linfocito T citotoxico) para atacar virus y células infectadas antes de la diseminación sistémica. Existe también la presentación de antígenos NO PEPTIDICOS (sea lípidos y glucolípidos derivados de bacterias como Mycobacterium tuberculosis) estos requieren ser presentados por moléculas de la familia CD1 de moléculas de clase I no clásicas, existen 5 genes que codifica CD1 (CD1A-CD1E) y se encuentran en el cromosoma 1. Bibliografía 1. Kindt T, Goldsby R, Osborne B. Inmunología de Kuby 6ta Ed Mc Graw Hill. Cap 8 Complejo Mayor de Histocompatibilidad y presentación de antígenos. ISBN 13: La inmunología está cambiando aceleradamente y estamos ansiosos por mantener actualizados nuestros documentos con respecto a ella. Al momento de la última revisión de este archivo fue publicada la 8va edición del libro Inmunología de Kuby, por lo cual, recomendamos revisarla junto con sus clases y verificar actualizaciones que pudiera presentar, si desea compartir esta información con nosotros, dirija un mail a luisivansg1719@hotmail.com. Luis Iván Serrano Guerra Miembro activo CIMTe última revisión 2016.