Riassunto del capitolo 7 dal libro Abbas di Immunologia, Appunti di Immunologia

Scarica Riassunto del capitolo 7 dal libro Abbas di Immunologia e più Appunti in PDF di Immunologia solo su Docsity! RECETTORI E VIE DI TRASDUZIONE DEL SISTEMA IMMUNITARIO I recettori di membrana svolgono due funzioni importanti: trasduzione del segnale e l’adesione fra le cellule o alla matrice extracellulare. Per trasduzione del segnale si intende l’insieme delle vie biochimiche intracellulari attivate all’interno della cellula in seguito al legame dei ligandi con i recettori specifici. Questa cascata risulta composta da due fasi: una fase citosolica e una fase nucleare. Nella fase citosolica la porzione citoplasmatica del recettore o delle proteine ad esso associate viene modificata post-traduzionalmente, permettendo così l’attivazione o la traslocazione nucleare dei fattori trascrizionali. Nella fase nucleare i fattori trascrizionali modulano la trascrizione dei geni bersaglio. La trasduzione del segnale può avere diversi effetti sulla cellula, i quali spaziano dall’acquisizione di nuove funzioni alla differenziazione, alla protezione dalla morte cellulare, alla proliferazione e alla crescita fino all’arresto del ciclo cellulare e morte per apoptosi. CARATTERISTICHE GENERALI DELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE Per innescare la cascata di trasduzione è necessario che i ligandi inducano l’aggregazione delle proteine recettoriali (cross-linking) oppure la modificazione conformazionale del recettore stesso. Un evento iniziale comune è l’aggiunta di un gruppo fosfato sulla catena laterale di residui di tirosina, serina o treonina presenti nella porzione citosolica di un recettore o di una proteina adattatrice. Sono chiamate protein chinasi ma nei linfociti si parla solitamente di proteine tirosine chinasi poiché fosforilano i residui di tirosina. Per ciascuna fosforilazione esiste anche una specifica fosfatasi. I recettori sono raggruppati in categorie basate sul tipo di meccanismo di trasduzione del segnale e sulle vie biochimiche che utilizzano. 1. Recettori che utilizzano tirosine chinasi non recettoriali. 2. Recettori tirosinchinasici RTK. 3. Recettori nucleari. 4. Recettori accoppiati a proteine G. 5. Altre classi recettoriali. Proteine che traducono il segnale e proteine adattatrici Le molecole coinvolte nella trasduzione del segnale sono spesso composte da moduli, ciascuno con una specifica funzione di legame o dotato di attività catalitica. Le tre famiglie di tirosine chinasi importanti per il funzionamento del sistema immunitario e dunque responsabili dell’attivazione linfocitaria sono: - Chinasi famiglia Src - Chinasi famiglia Syk - Chinasi famiglia Tec Le proteine adattatrici funzionano come “siti di attacco molecolari”, cioè permettono di unire fisicamente enzimi diversi e promuovono l’assemblaggio di complessi di molecole coinvolte nella trasduzione del segnale. Possono essere integrali di membrana come la proteina LAT, o citosoliche come le BLNK e GADS. FAMIGLIA DEI RECETTORI DEL SISTEMA IMMUNITARIO Sono tipicamente composti da proteine integrali di membrana appartenenti alla superfamiglia delle Ig, responsabili del riconoscimento del ligando, associate con altre proteine transmembrana, responsabili della trasduzione del segnale, dotate di code citoplasmatiche contenenti specifici motivi di tirosina che sono generalmente di due tipi: ITAM e ITIM. I domini ITAM sono presenti in recettori coinvolti nell’attivazione cellulare. Quando il recettore viene attivato, entrambe le tirosine possono essere fosforilate da chinasi della famiglia Src. Entrambi i residui di tirosina possono reclutare membri della famiglia Syk che contengono due domini SH2, ciascuno dei quali lega uno dei due motivi fosforilati. Il legame Syk-ITAM causa un’alterazione conformazionale che determina l’attivazione della loro attività di chinasi, determinando ulteriori eventi di trasduzione. I recettori che inibiscono le risposte cellulari contengono domini chiamati ITIM. Gli ITIM fosforilati reclutano tirosine fosfatasi, enzimi che rimuovo il fosfato. Esempi di membri di questa famiglia sono i recettori per l’antigene dei linfociti T e B, i recettori specifici per gli Fc delle IgE espressi dai mastociti e i recettori per gli Fc, sia attivatori sia inibitori, specifici per le IgG espressi dalle cellule dell’immunità innata e dai linfociti B. COMPLESSO RECETTORIALE DEI LINFOCITI T Struttura Il TCR deI linfociti T helper CD4 e dei linfociti T CD8 è un eterodimero composto da due catene polipeptidiche transmembrana, denominate α e β, unite covalentemente da un ponte disolfuro tra cisteine extracellulari. Sono detti linfociti T αβ . Sia la catena α e sia la β sono formate da un dominio Ig variabile (V) N-terminale e da un dominio Ig costante (C), da una regione idrofobica transmembrana e una breve sequenza intracitoplasmatica (porzione extracellulare simile a frammento Fab). Le regioni V contengono sequenze brevi in cui si concentra la variabilità tra i TCR. Sono le “regioni che determinano la complementarietà” CDR. Tre CDR catena α e tre β costituiscono la porzione TCR che riconosce in modo specifico i complessi MHC-peptide. Il dominio V della catena β contiene una quarta regione ipervariabile che non partecipa al riconoscimento dell’antigene ma ai loro prodotti chiamati superantigeni. Le regioni C delle due catene si estendono in una breve regione cerniera, la quale è seguita da una porzione idrofobica transmembrana che presenta residui insoliti aminoacidici con carica positiva, tra cui lisina nella catena α e arginina nella β . Questi residui reagiscono con aminoacidi di carica opposta presenti nelle porzioni transmembrana di altre proteine che compongono il complesso TCR tra cui CD3 e le catene ζ (zeta). Le CD3 e ζ sono associate in modo non covalente agli eterodimeri α e β, formando così il complesso del TCR, e sono deputate alla traduzione del segnale generato dal riconoscimento dell’antigene. I domini citoplasmatici delle catene γ , δ e ε delle CD3 presentano ciascuno un dominio ITAM. Trasduzione del segnale da parte del complesso recettoriale dei linfociti T Quando il TCR lega il complesso MHC-peptide, i corecettori (CD4 e CD8) si aggregano al TCR e ciò permette la fosforilazione delle tirosine degli ITAM. Questa fosforilazione innesca la cascata di trasduzione del segnale e l’attivazione delle tirosine-chinasi, le quali a loro volta fosforilano residui di tirosina presenti su altre proteine adattatrici. Ruolo dei corecettori CD4 e CD8 nell’attivazione dei linfociti T Recettori costimolatori famiglia CD28 Le meglio conosciute sono due proteine fra loro correlate chiamate B7-1 (CD80) e B 7-2 (CD86), espresse da cellule dendritiche attivate, macrofagi e linfociti B. Recettori costimolatori famiglia CD2/SLAM Concorrono all’attivazione e alla differenziazione dei linfociti T. il principale ligando è CD2 il quale è formato da una molecola chiamata LFA-3. SLAM è un sottogruppo delle CD2. Alterazioni metaboliche durante l’attivazione dei linfociti T Nei linfociti T a riposo, la principale via che genera energia è la fosforilazione ossidativa mitocondriale. Quando i linfociti vengono attivati, si verifica un passaggio alla glicolisi aerobica, che genera meno energia ma preserva e produce le basi per la biosintesi degli organelli cellulari necessaria per la proliferazione e le risposte funzionali. COMPLESSO RECETTORIALE LINFOCITI B Struttura del recettore per l’antigene dei linfociti B Il recettore per l’antigene dei linfociti B naive è rappresentato da IgM, IgD di membrana, sostituite da IgG, IgA e IgE nei linfociti B che hanno effettuato lo scambio di classe isotopica. Per trasdurre il segnale, siccome le code citoplasmatiche delle Ig di membrana non sono sufficienti, si occupano due molecole dette Igα e Ig β , legate tra loro da un ponte disolfuro ed associate in modo non covalente all’Ig di membrana, insieme al quale formano il complesso del BCR. Possiedono il motivo ITAM intracitoplasmatico e sono necessarie per il trasporto in membrana della molecola anticorpale. Trasduzione del segnale da parte del recettore per l’antigene dei linfociti B L’antigene innesca la trasduzione del segnale causando l’aggregazione del BCR. La fosforilazione delle tirosine degli ITAM attiva tutti gli eventi di trasduzione del segnale a valle dei BCR. I residui fosforilati di tirosina degli ITAM dell’Igα e dell’Igβ permettono il legame e l’attivazione della tirosina chinasi Syk, dotata di due domini SH2. Questa può essere fosforilata e ulteriormente attivata dalle chinasi. Della famiglia Src e associate al BCR. Per ottenere una completa attivazione del linfocita B è necessario l’intervento dei T helper. Recettore per il complemento CR2/CD21 funziona da corecettore per i linfociti B L’attivazione dei linfociti B è potenziata dai segnali generati da proteine del complemento attraverso il recettore CD21, che fa dunque da tramite tra l’immunità innata e l’immunità specifica umorale. Il componente chiave è C3 dalla cui scissione si genera C3b che si lega covalentemente al microrganismo. C3b viene ulteriormente degradato a formare C3d che resta legato alla superficie microbica o al complesso antigene-anticorpo. I linfociti B esprimono un recettore C3d denominato recettore per il complemento di tipo 2 (CR2 o CD21). Il complesso formato da C3d con l’antigene o l’immunocomplesso si lega ai linfociti B, con il BCR che prende contatto diretto con l’antigene e il CR2 che riconosce la porzione C3d. Vie di trasduzione del segnale a valle del recettore per l’antigene dei linfociti B In seguito al legame del BCR con l’antigene, Syk e altre tirosine chinasi attivano numerosi secondi messaggeri “a valle”, la cui attività viene regolata da numerose proteine adattatrici. La loro attivazione contribuisce all’attivazione di distinte vie di trasduzione del segnale: - Via delle Ras-MAP chinasi (simile a linfociti T). - Fosfolipasi C (simile a linfociti T). - Attivazione delle PKC-β contribuisce all’attivazione di NK-κB Queste cascate di trasduzione del segnale finiscono per attivare diversi fattori di trascrizione necessari all’espressione di geni i cui prodotti sono indispensabili per l’attivazione dei linfociti B. ATTENUAZIONE DELLA TRASDUZIONE DEL SEGNALE DEI RECETTORI DEL SISTEMA IMMUNITARIO Nei linfociti, la trasduzione di segnali inibitori dipende anzitutto dall’attivazione di recettori inibitori, ma hanno un ruolo anche enzimi come ubiquitina ligasi E3, i quali contrassegnano determinate molecole affinchè vengano degradate. Recettori inibitori delle NK e dei linfociti B e T Nelle NK i recettori inibitori sono chiamati KIR. Altri inibitori conosciuti sono CTLA-4 e PD-1. Ruolo dell’ubiquitina ligasi E3 nella degradazione delle proteine della trasduzione del segnale Anche se l’ubiquitina è associata più frequentemente alla degradazione nel proteasoma, le proteine possono subire diversi tipi di ubiquitinazione. Riconoscono il substrato ligasi E3. Sono in grado di inviare proteine di membrana ai lisosomi anziché al proteasoma; in tal caso la proteina in questione è attaccata ad una singola ubiquitina. Nei linfociti esistono diverse ligasi E3, alcune coinvolte nell’attivazione e altre nell’inibizione della trasduzione del segnale. Una tipica ligasi E3 coinvolta nello spegnimento delle risposte è Cbl-b. RECETTORI PER LE CITOCHINE E TRASDUZIONE DEL SEGNALE 1. Recettori per le citochine di tipo I (famiglia del recettore ell’ematopoietina) 2. Recettori per le citochine tipo II (famiglia del recettore dell’interferone) 3. Famiglia del recettore per il TNF 4. Famiglia dell’IL-1 Trasduzione del segnale tramite JAK e STAT I membri della famiglia dei recettori per le citochine di tipo I e II attivano vie di trasduzione che coinvolgono enzimi definiti chinasi Janus (JAK) per fosforilare fattori di trascrizione definiti STAT. Vie di attivazione di NF-κB NF-κB è un fattore trascrizionale fondamentale per l’infiammazione, l’attivazione linfocitaria, la sopravvivenza cellulare e la formazione degli organi linfoidi secondari. Alcuni recettori per le chemochine attivano NF-κB soa attraverso la via canonica sia attraverso quella alternativa. La via canonica viene attivata da molti recettori per le citochine, tra cui quelli della famiglia del TNFR, del TLR/IL-1R e i recettori per l’antigene. Questa via prevede l’attivazione di IKKβ , una catena del complesso IKK, il quale fosforila l’inibitore IκBα che viene successivamente ubiquitinato e degradato dal proteasoma, consentendo l’ingresso di NF-κB nel nucleo.