Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Процессинг и представления антигена - пример Как указано выше, Т лимфоциты узнают антиген только в комплексе с белками МЧС.

В процессе клеточного иммунного ответа (например, для уничтожения собственных клеток, инфицированных вирусом, или трансплантированных аллогенных клеток) распознается антиген в комплексе с МЧС и, а для гуморального иммунного ответа (антитела к бактериям и растворимых токсинов) антиген должен быть представленным МЧС II. Для того, чтобы связаться с белками МЧС, белковый антиген расщепляется до коротких пептидов, (8-9 аминокислотных остатков для МЧС и и 12-15 остатков для МЧС II). Этот процесс называется процессингом антигена.


Как иммунная система принимает решение о представлении антигена с МЧС I или II и, соответственно, о развитии гуморального или клеточного формы ответа, долго оставалось неясным. Считали, что имеет значение доза антигена, его форма и введения в организм. Решающий эксперимент был поставлен в 1986 году Моррисоном и Брейсиелом. Ими было получено линии Т-лимфоцитов к вирусу гриппа, узнавали свой антиген в комплексе с МЧС и (ЦТЛ И) или МЧС II (ЦТЛ II). Было обнаружено, что ЦТЛ И уничтожали только клетки, зараженные живым вирусом, т.е. когда вирусные антигены синтезировались внутри клетки, а ЦТЛ II - и тогда, когда вирус был инактивированный, т.е. пассивно поглощался клеткой. Было сделано выводу, что эндогенные (внутренние) антигены представляются с МЧС и, а экзогенные (внешние) - с МЧС II.


Эти данные были подтверждены во многих последующих работах. Возникал вопрос, где происходит связывание антигена с белками МЧС. Логичным было предложить, что эндогенные антигены связываются с МЧС и внутри клетки, а экзогенные с МЧС II - наружу. Была даже идея, что белки МНС II является первичным акцепторами антигена при иммунном ответе. Однако в конце 80-х годов выяснилось, что свободные белки МЧС крайне нестабильными и быстро разрушаются, т.е. не могут существовать на поверхности клетки в свободном состоянии. Все события по связыванию антигенного пептида, как для МЧС и, так и для МЧС II, происходящие внутри клетки на пути от биосинтеза белков МЧС в их экспрессии на мембране. Существует специальная система белков-шапероны, содержащее цепи МЧС I и II внутри клетки до тех пор, пока они не связали антигенный пептид, и специальная система, которая следит за тем, чтобы свободные молекулы МЧС появились на поверхности. Эта система температуро-зависимая: если снизить температуру культивирования клеток до 26 - 28оС (возможно, например, если молекулы МНС искусственно экспрессирован в клетках дрозофилы), то на поверхности появляются свободные димеры МЧС.
Биосинтез белков МЧС и.


Альфа-цепь МЧС I и ?2-микроглобулин синтезируются отдельно и поступают в эндоплазматический ретикулюм (ЭПР). Альфа-цепь связан с шапероны
37
калнексином. После связывания с ?2-микроглобулина комплекс передается на другой шаперон - калретикулин и остается связанным с ним присоединиться антигенного пептида. Пептид попадает в ЭПР с цитозоле, где он образуется путем процессинга эндогенных антигенов. Это могут быть продукты деградации собственных белков, или вирусные или бактериальные антигены, синтезируемые внутри клетки. Деградация происходит с помощью так называемой протеасомы. Протеасомы - это большой мультиферментного комплекс (20S, 700КДа), состоящий из 15 субъединиц двух типов, ? и ?, каждая по 21-31 кДа. Субъединицы организованы в виде бочки. Пептид (белок) проходит через "бочку" и расщепляется ? субъединицами протеасомы. Транспорт антигенных пептидов из цитоплазмы в ЭПР выполняют специальные трансмембранные белки ТАР (transporter of antigenic peptides). Белки протеасомы кодируются генами LMP2 и LMP7, которые находятся в комплексе генов МЧС вместе с геном ТАР, причем гены LMP2 и ТАР имеют общий промотор. Пептиды, перевозимые таром, присоединяются к комплексу ?-ланцюг/?2-микроглобулин с помощью белка тапасину. Следует отметить, что дополнительный протеолиз пептида может происходить и после связывания с МЧС I. После этого комплекс МЧС И-пептид освобождается шапероны и в виде везикулы мигрирует на плазматическую мембрану. По дороге он проходит комплекс Гольджи, где гликозилюеться. Первые гипотезы о связывание антигенного пептида определяли местом связывания как раз комплекс Гольджи. Использование специального антибиотика брефелдину А, который блокирует выход белков с ЭПР в Гольджи, показали, что пептид сочетается с МЧС и к выходу из ЭПР.
Биосинтез белков МЧС II


В ЭПР синтезируются ? и ? цепи, а также специальный и-цепь (invariant). И-цепь синтезируется двумя альтернативными формами, 31 и 41 кДа, что является результатом альтернативного сплайсинга РНК. И-цепь является аналогом антигенного пептида. Его функции:
1) закрывает полость МЧС II и не позволяет связаться там эндогенному пептида
2) способствует освобождению МЧС ИИ с шапероны ЭПР;
3) направляет весь комплекс в эндосом.


Таким образом, МЧС II в составе ?-, ?-и и-цепей выходит из ЭПР, проходит комплекс Гольджи, где гликозилюеться, и направляется в ендосомальний компартмент, где и происходит его встреча с антигеном.
Экзогенный антиген попадает в эндосом путем эндоцитоза. Различные типы клеток, представляющих экзогенный антиген, способные к различным типам эндоцитоза. Макрофаги выполняют фагоцитоз, дендритные клетки - макро-пиноцитоз, а В-лимфоциты - эндоцитоз, опосредованный специфическими рецепторами, что является наиболее эффективным и специфичным. Во всех случаях антиген попадает сначала в изгиб внешней мембраны, а затем в везикулы, покрытые снаружи специальным белком клатрином. Везикулы движутся внутрь клетки, где сливаются с существующими компартментами и проходят целый ряд преобразований: в них включаются протонные насосы и снижается рН начинают работать протеолитические ферменты с оптимумом рН в кислой диапазоне - катепсин. Окончательным пунктом преобразования ендосомы является лизосома, где белки расщепляются до аминокислот. На пути превращения образуется специальный компартмент, где антигенный пептид встречается с белком МЧС II, путешествует с ЭПР.

Этот компартмент так и называют МИИС. Экзогенный антиген в МИИС уже находится в виде смеси пептидов. Первоначально считалось, что и-цепь просто диссоциирует с ? / ? димера под действием кислых рН и его место занимает антигенный пептид. Потом выяснилось, что и-цепь сначала сам расщепляется протеазами, в результате чего в полости МЧС ИИ остается лишь небольшой пептид - CLIP (class II-associated immunogenic peptide, фрагмент 81-105). Фактически он и является аналогом антигенного пептида и своим участком 92-105 ингибирует связывание других пептидов в полости МЧС II. Процесс замещения CLIP на антигенный пептид происходит с помощью специального белка - димера DМ-А и DМ-В (их гены тоже находятся в комплексе МЧС). Этот белок стабилизирует промежуточные структуры МЧС II, образующихся после отщепления CLIP и позволяет связаться пептида экзогенного антигена, который присутствует в той же везикулы. Если связки антигенного пептида не происходит, то ? / ? димер агрегирует и переваривается собственными протеазами. Надо отметить, что альтернативные формы и-цепи (31 и 41 КД) отличаются по своей устойчивостью к протеолиза: более тяжелая форма содержит ингибитор катепсина L. Таким образом, разные участки и-цепи несут различные сигналы: для тримеризации (163-183), направление в ендосомы (цитоплазматический хвост), связывание в полости МЧС II (92-105), ингибирование катепсину L.
Из приведенного выше становится понятным, что дихотомия представления эндогенных и экзогенных антигенов, которая лежит в основе разделения на гуморальный и клеточный ответ, основанный на различных путях синтеза и метаболизма МЧС I и II.


Однако нет правил без исключений. Так, эндогенный антиген в некоторых случаях может представляться с МЧС II. Это происходит, когда его синтезируется клеткой очень много (суперекспресия). В таком случае начинает работать путь транспорта цитозольных белков в ендосомы. Есть данные, что транспортными белками в таком случае выступают так называемые белки теплового шока (hsp, heat shock proteins)-белки, концентрация которых в клетке повышается при стрессовых условиях (повышение температуры или дефицита питательных веществ). Гены белков теплового шока и МЧС тесно сжаты; их продукты тоже родственные по своему строению. Так, первичная структура ?1 и ?1 доменов МЧС очень напоминает таковую у белков теплового шока, оба типа белков приспособлены для связывания и транспортировки пептидов: белки hsp70 способствуют транспорта в лизосомы дефектных белков, синтезировались в клетке, но не прошли одного из пунктов контроля и подлежат деградации. Hsp70 имеют центры связывания с клатрином - белком, который покрывает снаружи ендосомы и лизосомы. Таким же путем собственные или вирусные белки из цитоплазмы могут попадать в эндосом и сочетаться там с МЧС II.
Экзогенный антиген в некоторых случаях может быть представлен с МЧС И. Такой процесс называют перекрестным представлением (cross-presentation), он проходит в дендритных клетках с участием тапасину и имеет важное значение для ответа на вирусные инфекции. Это означает, что существует и обратный путь транспорта антигенных пептидов с эндосом в цитоплазму.
Липидные антигены, а также гидрофобные белки могут представляться для распознавания Т лимфоцитами в комплексе с поверхностной молекулой CD1. Было выяснено, что при таком типе представления антиген тоже проходит ендоцитозним путем, но его процессинг не требует участия DМ-А, DМ-В или ТАР. В полости CD1 много гидрофобных аминокислотных остатков.


Кроме представления антигенных пептидов Т лимфоцитам, молекулы МЧС выполняют и другие функции. Независимо от строения представленного пептида, они лигандами для рецепторов Т-лимфоцитов и естественных киллеров, метками индивидуальности, узнаваемы, например, при отторжении трансплантата. Они принимают участие в формировании репертуара Т-лимфоцитов в процессе индивидуального развития (об этом речь пойдет в отдельной лекции). Молекулы МЧС выполняют самостоятельные рецепторные функции, т.е. при контакте с Т-лимфоцитов клетка, представляющая антиген, тоже получает сигнал, который может привести к ее пролиферации, дифференцировки или, наоборот, гибели. И, наконец, именно молекулы МЧС определяют индивидуальный запах каждого члена популяции, распознавания которого лежит в основе поиска сексуальных партнеров и ограничения инбридинга.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии