T – SEJT EFEKTOR FUNKCIÓK ANTIGÉN PREZENTÁCIÓ T – SEJT FELISMERÉS T – SEJT AKTIVÁCIÓ T – SEJT EFEKTOR FUNKCIÓK

B-sejtek és makrofágok Limfocita típusok CLP Közös limfoid előd alak T B T sejt B sejt B-sejtek és makrofágok aktiválása SEGÍTŐ T SEJT Th Vírussal fertőzött sejtek elpusztítása CITOTOXIKUS T SEJT CTL Ellenanyag termelés PLAZMA SEJT PC

FELISMERÉS EFFEKTOR SEJT Plazmasejt Ellenanyag termelés B-limfocita citokinek BCR + antigén citokinek Ölő T-limfocita Tc TCR + peptid + MHC-I Sejtölés Segítő T-limfocita Th TCR + peptid + MHC-II Makrofág aktiválás Limfocita aktiválás Gyulladási folyamat

A T sejtek antigén felismerő receptorainak becsült száma 1,000,000,000,000,000 (1015 - 17) Ennyi különböző antigén eredetű peptid Hogy képes 6 nem variábilis MHC molekula 1,000,000,000,000,000 különböző peptidet kellő erősséggel megkötni? Hol történik a peptid kötés?

AZ EXOGÉN ÉS ENDOGÉN ANTIGÉNEK FELISMERÉSE Az endogén fehérjékből (vírus, tumor) származó peptideket az I. típusú MHC molekulák kötik Tc Th Az exogén fehérjékből származó peptideket (extracelluláris patogén, allergén) a II. típusú MHC molekulák kötik Exogén Ag Endogén Ag

Olyan kötőhely, amely elég rugalmas bármely peptid megkötésére? Flexibilis kötőhely? Olyan kötőhely, amely elég rugalmas bármely peptid megkötésére? A sejtfelszínen az ilyen kötőhely nem lenne képes • elég nagy erősséggel kialakítani az MHC – peptid – TCR hármas komplexet • megakadályozni a peptidek lecserélődését extracelluláris peptidek által

Flexibilis kötőhely? Laza, rugalmas Zárt A kötőhely kialakulásának kezdeti, intracelluláris szakaszában a peptid irányítja az MHC molekula térszerkezetét Laza, rugalmas Zárt Egy adott MHC molekula számára lehetővé teszi, hogy • sok különböző peptiddel lépjen kapcsolatba • a peptidet s sejtfelszínen nagy affinitással kösse • stabil komplexeket képezzen a sejtfelszínen • csak olyan molekulákat szállítson a sejtfelszínre, amelyek intracellulárisan peptidet kötöttek

IGEN, DE HOGYAN kerül a peptid az MHC molekula zsebébe?  MHC molekulák Amíg a peptid kötés nem történik meg, flexibilis konformációt vesznek fel A peptidkötést konformáció változás kíséri, ami növeli a komplex stabilitását A megkötött peptid hozzájárul az MHC – peptid komplex konformációjának stabilizálásához A peptid „befogására” kevés horgonyzó aminosav szolgál - a horgonyzó aminosavak közt különböző szekvenciák lehetnek - különböző hosszúságú peptidek kötődhetnek IGEN, DE HOGYAN kerül a peptid az MHC molekula zsebébe? 

A sejten belül két egymástól membránnal elválasztott kompartment van jelen: 1) citoszol, 2) vezikuláris rendszer One compartment is the cytosol, which is contiguous with the nucleus via the pores in the nuclear membrane. The other compartment is the vesicular system, which consists of the endoplasmic reticulum, the Golgi apparatus, endocytic vesicles, lysosomes, and other intracellular vesicles. The vesicular system is effectively contiguous with the extracellular fluid. Secretory vesicles bud off from the endoplasmic reticulum and, by successive fusion and budding with the Golgi membranes, move vesicular contents out of the cell. In the reverse direction, endocytic vesicles formed from infolding of the plasma membrane take up extracellular material into the vesicular system. ÜLSŐ KÖRNYEZET VAÁLTOZÁSAI EGYARÁNT VESZÉLYESEK LEHETNEK…… FIGYELNI KELLL RÁJUK A BELSŐ ÉS A K

IFN általi koordinált kifejeződés AZ ENDOGÉN ANTIGÉN BEMUTATÁSI ÚT Tc-sejt MHC-I + saját peptid MHC-I + Ag peptid α-lánc+β2m MHC+peptid NYITOTT ZÁRT MHC-I, LMP2/7, TAP IFN általi koordinált kifejeződés α-lánc TAP1/2 gp96 calnexin FEHÉRJE SAJÁT ANTIGÉN Proteaszóma LMP2/LMP7

A citoszol-eredetű peptideket az MHCI receptorok mutatják be a T-sejteknek The folding and assembly of MHC class I molecules takes place in the lumen of the endoplasmic reticulum. The initial folding of the class I heavy, or α, chain is aided by the chaperone, calnexin. The partially folded chain is transferred to a second chaperone, calreticulin, which aids the further folding of the chain and the association of β-2-microglobulin. Other proteins, Erp57 and tapasin, associate with the nascent class I molecule which binds to the TAP transporter via tapasin to form a peptide loading complex. The peptides that bind to the MHC class I molecule are generated by a large protein complex, the proteasome, which is found in the cytoplasm. The proteasome degrades proteins within the cytosol of the cell to produce short peptides, which are then transported through the endoplasmic reticulum membrane by the TAP transporter. In the ER, these peptides are modified by the action of an enzyme known as the endoplasmic reticulum aminopeptidase associated with antigen processing, or ERAAP. ERAAP trims the aminoterminal of many peptides and allows peptides that are initially too long to bind to MHC molecules. Some peptides do not bind to the MHC molecule at all. Others can bind but are unstable. These are released from the MHC molecule—a process called peptide editing. Finally a peptide binds to the MHC molecule with high affinity to make a stable complex. This causes the final step in the folding of the class I molecule to take place, and the disassociation of the peptide loading complex. The peptide loaded MHC class I molecule is now free to exit the endoplasmic reticulum and be transported, via the Golgi apparatus, to the cell surface, where it can be recognized by the antigen receptors of CD8 T cells.

Endogén proteinek degradációja az (immun)proteoszómákban TAP: Transporter associated With antigen processing In all cells, proteasomes degrade cellular proteins that are poorly folded, damaged, or unwanted. When a cell becomes infected, pathogen-derived proteins in the cytosol are also degraded by the proteasome. Peptides are transported from the cytosol into the lumen of the endoplasmic reticulum by the protein called transporter associated with antigen processing (TAP), which is embedded in the endoplasmic reticulum membrane.

A peptid/MHC kapcsolat kialakulását több fehérje is segíti MHC class I heavy chains assemble in the endoplasmic reticulum with the membrane-bound protein calnexin. When this complex binds β2-microglobulin (β2m) the partly folded MHC class I molecule is released from calnexin and then associates with the TAP, tapasin, calreticulin, ERp57, and protein disulfide isomerase (PDI) to form the peptide-loading complex. The MHC class I molecule is retained in the endoplasmic reticulum until it binds a peptide, which completes the folding of the molecule. The peptide:MHC class I molecule is then released from the other proteins and leaves the endoplasmic reticulum for transport to the cell surface.

A peptidek fazonra igazítása az ERAP enzim által The endoplasmic reticulum aminopeptidase (ERAP) binds to MHC class I molecules in which the amino terminus of an overlong peptide hangs out of the binding site. It removes the accessible amino acid residues to leave a peptide of 8-10 amino acids with an improved fit to the heterodimer of the class I heavy chain and β2-microglobulin. It is not known whether ERAP acts on the class I molecule alone, as illustrated here, or when it is part of the peptide-loading complex, or both. Discovered by Tomo Saric and Goldberg.

Így néz ki az egész egyben

Transporters associated with antigen processing (TAP1 & 2) ER membrán ER lumen Citoplazma ER membrane Lumen of ER Cytosol ATP-binding cassette (ABC) domén Hidrofób transzmembrán domén Proteaszóma által termelt peptid antigének TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide A transzporter 8 aminosavnál hosszabb, hidrofób C-terminálissal rendelkező peptideket pumpál be az ER-ba

Az MHC I molekulák kialakulása és feltöltése Endoplazmatikus retikulum TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide TAP-1 TAP-2 Peptide Az újonnan képződő (nascens) -lánchoz kalnexin kötődik A β2-m kötődik az α-lánchoz és stabilizálja a laza molekulát A tapasin, a kalretikulin, és a TAP 1 & 2 a laza MHC molekulával komplexet alkot és stabilizálja a nyitott kötőhelyet A citoplazmatikus peptidek kötődnek az MHC molekulához és stabilizálják a zárt szerkezetet

Az extracelluláris (Exogén) eredetű fehérjék bemutatása (MHCII prezentáció) Processing of antigens for presentation by MHC class II or MHC class I molecules occurs in different cellular compartments. The left half of the figure shows the fate of peptides derived from extracellular antigens and pathogens. Extracellular material is taken up by endocytosis and phagocytosis into the vesicular system of the cell, in this case a macrophage. Proteases in these vesicles break down proteins to produce peptides that are bound by MHC class II molecules, which have been transported to the vesicles via the endoplasmic reticulum (ER) and the Golgi apparatus. The peptide:MHC class II complex is transported to the cell surface in outgoing vesicles. The right half of the figure shows the fate of peptides generated in the cytosol as a result of infection with viruses or intracytosolic bacteria. Proteins from such pathogens are broken down in the cytosol by the proteasome to peptides, which enter the ER. There the peptides are bound by MHC class I molecules. The peptide:MHC class I complex is transported to the cell surface via the Golgi apparatus.

Az invariáns lánc megvédi az MHCII kötőhelyét amíg az a megfelelő sejt kompartmentet eléri The invariant chain prevents peptides from binding to an MHC class II molecule until it reaches the site of extracellular protein breakdown. In the endoplasmic reticulum (ER), MHC class II α and β chains are assembled with an invariant chain that fills the peptide-binding groove; this complex is transported to the acidified vesicles of the endocytic system. The invariant chain is broken down, leaving a small fragment called class II-associated invariant-chain peptide (CLIP) attached in the peptide-binding site. The vesicle membrane protein HLA-DM catalyzes the release of the CLIP fragment and its replacement by a peptide derived from endocytosed antigen that has been degraded within the acidic interior of the vesicles. INVARIÁNS LÁNC (Ii) Chaperon – konformáció Peptidkötőhely gátlása Szállító/visszatartó molekula DMA/DMB 1. A peptidet befogadó konformáció fenntartása 2. A CLIP és az exogén fehérjékből származó peptidek lecserélése

AZ EXOGÉN ANTIGÉN BEMUTATÁSI ÚT Th-sejt MHC-II + Ag peptid MHC-II + saját peptid ZÁRT NYITOTT Ii+αβ CLIP DMA/B INVARIÁNS LÁNC (Ii) Chaperon – konformáció Peptidkötőhely gátlása Szállító/visszatartó molekula DMA/DMB 1. A peptidet befogadó konformáció fenntartása 2. A CLIP és az exogén fehérjékből származó peptidek lecserélése

AZ I ÉS II TÍPUSÚ MHC MOLEKULÁK KIFEJEZŐDÉSÉNEK SZABÁLYOZÁSA IFNγ IFNγR A II típusú immun IFNγ fokozza az MHC expressziót Gyulladási citokinek és IFNγ hatására az MHC II expresszió egyes szöveti sejteken (endotél, asztrocita, mikroglia) is kiváltható Az MHC-I, TAP, LMP és MHC-II, DM, Ii koordinált szabályozása

AZ MHC – I EPITÓPOK KÉPZŐDÉSE Virus fehérje Az MHC – II EPITÓPOK KÉPZŐDÉSE HLA-DR1/HLA-DR4 B27 A2 B35 C42 HLA-A,B,C kötés Átfedő peptidek HLA-DQ2/HLA-DQ7 A Tc válasz néhány epitóp ellen irányul VALAMELYIK PATOGÉN FEHÉRJE ELLEN BIZTOSÍTJA A FELISMERÉST A Th válasz átfedő epitópok ellen irányul MINDEN FEHÉRJE ELLEN BIZTOSÍTJA A FELISMERÉST

Az EBV-specifikus CTL válasz célpontjai + ± (?) ± ++ - EBNA3 EBNA4 EBNA6 LMP2 EBNA5 EBNA2 EBNA1 LMP1 W W W W W W N h e t C H F Q U P O M S L E Z R K B G D T X V I A N h e t W W W W W Y BHRF1 BMLF1 BMRF1 BZLF1 BARF0 A poliklonális CTL válasz elsősorban a litikus antigének és az EBNA3,4,6 nukleáris fehérjék ellen irányul Erősen fókuszált egy adott MHC - peptid kombinációra Az endogén EBNA1 nem processzálódik és így nem ismerhető fel

ANTIGEN ÁTALAKÍTÁS ÉS BEMUTATÁS   MHC I MHC II Kötött peptid forrás saját vagy idegen fehérjék méret 8-10 aminosav 13-25 aminosav heterogenitás korlátozott átfedő peptidek természetes citoplazmatikus és magi fehérjék ~70% MHC eredetű, membrán- és extra- celluláris fehérjék Peptid képződés helye citoplazma vezikulumok endo/lizoszóma enzimek proteaszóma LMP-2, LMP-7 szabályozó egységek savas proteázok katepszinek transzport TAP – peptid méret C-terminális cytoplasm ER nincs MHC transzport Ii - irányít, visszatart ER vezikuláris rendszer speciális vezikulum CIIV MHC - peptide kölcsönhatás ER speciális vezikulum, CIIV chaperonok calnexin, topozin, calretuculin Ii, DMA/B MHC - peptid komplexek a sejtfelszínen stabil komplexek a sejt belső környezetét tükrözik kevés nem stabil üres molekula nincs peptid disszociáció, csere stabil complexek a sejt belső/külső környezetét tükrözik kevés recirkuláló és CLIP-peptidet kötő molekula kismértékű peptid csere