8/13/2019 prezentareaAg

1/36

Procesarea si

prezentarea antigenului

8/13/2019 prezentareaAg

2/36

Celulele prezentatoare de antigen

Limfocitele T nupot recunoaste antigene native

Limfocitele T recunosc fragmentede antigene

procesatesi prezentatede celulele prezentatoare deantigen

8/13/2019 prezentareaAg

3/36

Limfocitele T nurecunosc antigene (Ag) native

Y

B

Y

YY

Y

Y

Y

YB

Y

T

Proliferare si producere

de anticorpi specifici

(raspuns imun umoral)

Nu se declanseaza raspuns

imun celular.

Limfocitele T nu prolifereaza.Nu se produc citokine.

Legare directa prin intermediul

imunoglobulinelor de suprafata

(BCR B cell receptor)

YB

Y

BY

B

YB

Y

B YB

Y

B

Receptorul pentru Ag al

limfocitului T nu leaga directAg-ul (TCR T cell receptor)

8/13/2019 prezentareaAg

4/36

Peptideantigenice la

suprafata

celulara

Pentru a putea fi recunoscute de limfocitele T

antigenele trebuie sa fie procesate

Y

T

Raspuns

celular T!!!

Nu se

genereaza

raspunscelular T

Nu se

genereaza

raspuns

celular T

Nu se

genereaza

raspuns

celular T

Nu se

genereaza

raspuns

celular T

Ag solubil,

nativ Ag nativ

atasat de

suprafata

celulara

Peptide

solubile

derivate din Ag

Peptide antigenice prezentate

de celule prin intermediul

moleculelor MHC

PROCESAREA

ANTIGENULUI

TCR

8/13/2019 prezentareaAg

5/36

Procesareaare loc

-in citosol (antigenele endogene) sau

-in veziculele caii endocitice (antigenele exogene)

v

Pentru a putea fi recunoscute de limfocitele T

antigenele trebuie sa fie procesate

Activarea limfocitelor T necesita interactiunea

dintre receptorul pentru antigen al celulei T (TCR)

si un complex format dintr-o molecula MHC self siun peptid antigenic (complex Ag/MHC).

Peptidele antigenice pot proveni fie din antigene

endogene, fie din antigene exogene.

- citoplasma, care comunica cu nucleul prin porii

din membrana nucleara

- sistemul vezicular, care include reticulul

endoplasmatic, aparatul Golgi, endozomii,

lizozomii, etc. Acest sistem este in contact cu

fluidul extracelular (ex. endozomii preiau materialextracelular si il introduc in sistemul vezicular).

In interiorul celulelor exista doua compartimente

majoreseparate de membrane.

8/13/2019 prezentareaAg

6/36

Celulele prezentatoare de antigen

APC (Antigen Presenting Cells)

Dat fiind faptul ca majoritatea celulelor din organismau pe suprafata fie molecule MHC I, fie MHC II, care

pot prezenta peptide limfocitelor T, toate ar trebui

denumite celule prezentatoare de antigen.

Prin conventie, insa, aceasta denumire revine doar

celulelor care exprima molecule MHC de clasa II si

prezinta antigenul limfocitului T CD4+ (APC profesionale),

in timp ce acele celule care prezinta un antigen in cupa

MHC I limfocitelor T CD8+ sunt denumite celule tinta.

8/13/2019 prezentareaAg

7/36

Celulele prezentatoare de antigen profesionale

Exprima molecule MHC de clasa II

Prezinta antigene exogene

Limfocitului T helperCD4+

Celulele prezentatoare de antigen

APC (Antigen Presenting Cells)

Limfocitele B

Macrofagele

Celule dendritice

8/13/2019 prezentareaAg

8/36

Celulele prezentatoare de antigen

Celulele tinta

Exprima molecule MHC de clasa I

Prezinta antigene endogene

limfocitului T citotoxicCD8+

Celulele prezentatoare de antigenAPC (Antigen Presenting Cells)

Majoritatea celulelor nucleate +

trombocitele

8/13/2019 prezentareaAg

9/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T

Procesareaare loc

-in citosol (antigenele endogene) sau

-in veziculele caii endocitice (antigenele exogene)

Agentii infectiosi se pot replica in unul din cele doua compartimenteintracelulare:

-virusurile si chiar unele bacterii se replica in citoplasma

-cea mai mare parte a bacteriilor patogene si unii paraziti eucarioti

se replica in sistemul vezicular.Pentru a dezvolta un raspuns imun eficient fata de microorganismele

patogene este necesar ca limfocitele T sa detecteze prezenta structurilor

straine in ambele compartimente intracelulare si, totodata, este necesar

ca limfocitele T sa poata discriminaintre cele doua compartimente.

8/13/2019 prezentareaAg

10/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T

Generarea peptidelor presupune modificarea proteinei

native, proces numit procesarea antigenului, iar

expunerea peptidelor pe suprafata celulara, in contextul

moleculelor MHC self se numeste prezentarea

antigenului.

8/13/2019 prezentareaAg

11/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T

Moleculele MHC clasa I transporta pe suprafatacelulelor peptide provenite din patogeni

endogeni, prezenti in citosol; complexul

peptid/MHC I exprimat pe membrana celulara va

fi recunoscut de catre limfocitul T CD8+ (limfocit

citotoxicCTL = cytotoxic T lymphocyte).

Moleculele MHC clasa II transporta peptide

derivate din patogeni exogeni, ajunsi in

sistemul vezicular; complexul peptid/MHC II

de pe suprafata celulei va fi recunoscut de un

limfocit T CD4+ (limfocit helper).

8/13/2019 prezentareaAg

12/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T

Moleculele MHC clasa I transporta pe suprafatacelulelor peptide provenite din patogeni

endogeni, prezenti in citosol; complexul

peptid/MHC I exprimat pe membrana celulara va

fi recunoscut de catre limfocitul T CD8+ (limfocit

citotoxicCTL = cytotoxic T lymphocyte).

Moleculele MHC clasa II transporta peptide

derivate din patogeni exogeni, ajunsi in

sistemul vezicular; complexul peptid/MHC II

de pe suprafata celulei va fi recunoscut de un

limfocit T CD4+ (limfocit helper).

8/13/2019 prezentareaAg

13/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+

PRELUARE

Antigenele/ patogenii sunt deja in interiorul celulei(virusuri, proteine virale sintetizate in celula gazda,

bacterii intracelulare)

DEGRADARE

Antigenele sintetizate in citopasma sunt degradateproteolitic in interiorul unei structuri denumite

PROTEAZOM

FORMAREA COMPLEXULUI Ag-MHCIncarcarea peptidelor antigenice in cupa MHC I

PREZENTAREComplexele Ag-MHC sunt transportate la suprafata

pentru a fi recunoscute de limfocitele T CD8+

8/13/2019 prezentareaAg

14/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+

Antigenele endogene pot proveni de

la virusuri care paraziteaza o celula,folosindu-i astfel masinaria de

sinteza,pentru a-si fabrica propriile

proteine. Odata cu proteinele

proprii, celula infectata viral

sintetizeaza si proteine virale.

Sinteza proteinelor self si non-self,

inclusiv a moleculelor MHC I si II se

realizeaza pe fata citosolica a

reticulului endoplasmatic (RE), deunde sunt translocate in lumenul RE.

PRELUARE

Antigenele/ patogenii sunt deja in interiorul celulei (virusuri,proteine virale sintetizate in celula gazda, bacterii

intracelulare)

l l l f l

8/13/2019 prezentareaAg

15/36

DEGRADAREA

Proteazomul are o structura cilindrica, fiind format din 28 de subunitati,

grupate in 4 inele. Nu se cunoaste modul in care proteazomul degradeaza

proteinele citoplasmatice. Este posibil ca proteina sa treaca prin centrul

structurii cilindrice, dar nu exista dovezi directe in acest sens.

Proteinele citoplasmatice sunt degradate prin intermediul unui complex

proteazic multicatalitic, denumit proteazom. La nivelul acestui compexproteazic proteinele sunt degradate, iar peptidele rezultate sunt eliberate in

citoplasma.

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Degradarea antigenului

li il li f i l

8/13/2019 prezentareaAg

16/36

Reticul endoplasmic

CITOSOL

Peptidele antigenice

produse in citoplasmavor trebui transportate

in lumenul reticulului

endoplasmic (RE)

pentru a fi incarcate in

cupa MHC I

MHC clasa I

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Formarea complexului Ag-MHC

G li il li f i l T CD8

8/13/2019 prezentareaAg

17/36

ER membrane

Lumen of ER

Cytosol

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Membrana RE

Lumenul RE

Citosol Peptid

Antigene peptidice

degradate in

proteazom

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Formarea complexului Ag-MHC

Dupa degradarea enzimatica de la nivelul proteazomului,

peptidele generate, sunt transportate activ in lumenul RE, de

catre niste molecule transportoare, numite TAP-1 si TAP-2

(Transporters associated with Antigen Processing), prezente

ca heterodimer la nivelul membranei reticulului.

G li il li f i l T CD8

8/13/2019 prezentareaAg

18/36

ER membrane

Lumen of ER

Cytosol

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Membrana RE

Lumenul RE

Citosol

Peptid

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Formarea complexului Ag-MHC

Dupa degradarea enzimatica de la nivelul proteazomului,

peptidele generate, sunt transportate activ in lumenul RE, de

catre niste molecule transportoare, numite TAP-1 si TAP-2

(Transporters associated with Antigen Processing), prezente

ca heterodimer la nivelul membranei reticulului.

8/13/2019 prezentareaAg

19/36

G li il t li f it l T CD8

8/13/2019 prezentareaAg

20/36

ER membrane

Lumen of ER

Cytosol

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Membrana RE

Lumenul RE

Citosol

Peptid

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Formarea complexului Ag-MHC

Dupa degradarea enzimatica de la nivelul proteazomului,

peptidele generate, sunt transportate activ in lumenul RE, de

catre niste molecule transportoare, numite TAP-1 si TAP-2

(Transporters associated with Antigen Processing), prezente

ca heterodimer la nivelul membranei reticulului.

G li il t li f it l T CD8

8/13/2019 prezentareaAg

21/36

RE

Calnexinase leaga de

lantul al moleculei

de MHC clasa I,

pentru o stabiliza,

pana la legarea 2-

microglobulinei

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptide

Peptid

2-microglobulina

se leaga

si stabilizeaza

molecula de MHCde clasa I

Tapasina, calreticulina,

TAP 1 si 2 participa la

formarea si stabilizareacomplexului

Peptidele

citoplasmatice

sunt incarcate in cupaMHC I, iar complexul

devine compact, stabil

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Formarea complexului Ag-MHC

G li il t li f it l T CD8

8/13/2019 prezentareaAg

22/36

Complexul MHC care are cupa goala estetrimis in lizozomi pentru a fi degradat

Complexul Ag-MHC I este exportat la

suprafata membranara pentru a fi prezentat limfocitelor T CD8+

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD8+Prezentarea la suprafata celulara

Ajunse in lumenul RE, peptidele sunt preluate de catre moleculele MHC I care asteapta

intr-o forma partial pliata. In absenta peptidelor, moleculele MHC I sunt instabile si

suceptibile la degradare in RE. Complexele formate prin asocierea moleculelor MHC I si

peptide sunt eliminate din RE intr-o vezicula si transportate la suprafata celulei, undevor interactiona cu limfocitele T CD8+.

8/13/2019 prezentareaAg

23/36

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+

PRELUARE

Preluarea antigenului in interiorul veziculelorcitoplasmatice: mediata de imunoglobuline

membranare (limfocitele B), fagocitoza

(macrofage), pinocitoza (celule dendritice)

DEGRADAREAntigenele exogene sunt degradate in

interiorul endozomilor si lizozomilor prin

intermediul enzimelor proteolitice

FORMAREA COMPLEXULUI Ag-MHC IIIncarcarea peptidelor antigenice in cupa MHC II

PREZENTAREComplexele Ag-MHC II sunt transportate la suprafata

pentru a fi recunoscute de limfocitele T CD4+

G li il t li f it l T CD4+

8/13/2019 prezentareaAg

24/36

Y

Pinocitoza

Fagocitoza

Preluarea

antigenului mediatade imunoglobuline

membranare

YFagocitoza mediatade receptorii

pentru

complement

Fagocitoza mediata

de receptori Fc

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+Preluarea antigenului

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+

8/13/2019 prezentareaAg

25/36

Endozomi

Suprafata celulara

Preluare

Cresterea

aciditatii(scaderea pH-lui)

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+Degradarea antigenului

Enzimele proteolitice

(proteazele) degradeaza

antigenele in peptide de

cca 24 aminoacizi

Scaderea pH-lui

duce la activarea

enzimelor

proteolitice:

catepsina B, D si L

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+

8/13/2019 prezentareaAg

26/36

Este necesar ca proteinele self

nou-sintetizate sa fie impiedicate

sa se lege in cupa moleculelor

imature de MHC II.

RE

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+Lantul invariant

Pentru ca exista riscul asocierii moleculelor MHC II

cu peptide self sau cu cele derivate din antigene

citoplasmatice (destinate asocierii cu MHC I),

cupele MHC II vor fi ocupate, temporar, de o

molecula, numita lantul Ii (lantul invariant).

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+

8/13/2019 prezentareaAg

27/36

Endozomi

Suprafata celulara

Preluare

Complexele MHC II-lant Ii sunt preluate in vezicule transportoare (complex

Golgi). In drumul lor spre suprafata celulei, veziculele ce contin complexele

MHC II-lant Ii fuzioneaza cu veziculele ce contin peptidele generate prin

procesarea antigenului exogen.

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+Formarea complexului MHC II-Ag

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+

8/13/2019 prezentareaAg

28/36

Endozomi

Suprafata celulara

Preluare

Peptidul care se potriveste cel mai bine va inlocui lantul Ii din cupa MHC II.

Noul complex, format din peptid antigenic/MHC II este exprimat pe membrana

celulei si va fi recunoscut de un limfocit T CD4+. Moleculele MHC II care nu

reusesc sa lege peptide sunt rapid degradate in compartimentul endozomal.

Generarea liganzilor pentru limfocitele T CD4+Formarea complexului MHC II-Ag

8/13/2019 prezentareaAg

29/36

Consecintele biologice ale

8/13/2019 prezentareaAg

30/36

Consecintele biologice ale

recunoasterii

complexului peptid-MHC de

catre celula T

Recunoasterea

complexului peptid endogen-MHC de clasa I

de catre celula T CD8+ duce la uciderea

celulei tinta(ex. infectata viral)

Consecintele biologice ale

8/13/2019 prezentareaAg

31/36

Consecintele biologice ale

recunoasterii

complexului peptid-MHC de

catre celula T

CD4TCR

Complex

Ag-MHC II

Macrofagele (APC profesionale) preiau

antigenele exogene prin fagocitoza, le

proceseaza si le prezinta la suprafata

celulara in cupa MHC de clasa II

Antigenele astfel prezentate sunt

recunoscute prin intermediul receptoruluiTCR al limfocitelor T CD4+

Consecintele biologice ale

8/13/2019 prezentareaAg

32/36

Consecintele biologice ale

recunoasterii

complexului peptid-MHC de

catre celula T

Recunoasterea

complexului peptid exogen-MHC de clasa IIde catre celula T CD4+ de tip helper 1 (Th1)

duce la secretia unui set particular (Th1) de

citokine responsabile de activarea

macrofagelor si uciderea patogenului

extracelular

Consecintele biologice ale

8/13/2019 prezentareaAg

33/36

Consecintele biologice ale

recunoasterii

complexului peptid-MHC de

catre celula T

CD4TCR

ComplexAg-MHC II

Limfocitele B (APC profesionale)

preiau antigenele exogene prinintermediul imunoglobulinelor de

suprafata, le proceseaza si le

prezinta la suprafata celulara in

cupa MHC de clasa II

Antigenele astfel prezentate sunt

recunoscute prin intermediul receptoruluiTCR al limfocitelor T CD4+

Consecintele biologice ale

8/13/2019 prezentareaAg

34/36

Consecintele biologice ale

recunoasterii

complexului peptid-MHC de

catre celula T

Recunoasterea

complexului peptid exogen-MHC de clasa IIde catre celula T CD4+ de tip helper 2 (Th2)

duce la secretia unui set particular (Th2) de

citokine responsabile de activarea

limfocitelor B care secreta anticorpi ce

elimina patogenul extracelular

8/13/2019 prezentareaAg

35/36

Concluziile cursului

Limfocitele T nupot recunoaste antigene native

Limfocitele T recunosc fragmentede antigene procesatesi prezentatede

celulele prezentatoare de antigen

Procesareaare loc

-in citosol (antigenele endogene) sau

-in veziculele caii endocitice (antigenele exogene)

Prezentarea-peptidelor derivate din antigene endogene limfocitelor T CD8+ are loc in cupa

MHC I

-peptidelor derivate din antigene exogene limfocitelor T CD4+ are loc in cupa

MHC II

8/13/2019 prezentareaAg

36/36

Concluziile cursului

Recunoasterea complexului peptid endogen-MHC de clasa I de catre celula TCD8+ duce la uciderea celulei tinta(ex. infectata viral)

Recunoasterea complexului peptid exogen-MHC de clasa II de catre celula TCD4+ de tip helper 1 (Th1) duce la secretia unui set particular (Th1) de citokine

responsabile de activarea macrofagelor si uciderea patogenului extracelular

Recunoasterea complexului peptid exogen-MHC de clasa II de catre celula T

CD4+ de tip helper 2 (Th2) duce la secretia unui set particular (Th2) de citokine

responsabile de activarea limfocitelor B care secreta anticorpi ce elimina

patogenul extracelular