Em formação

Apresentação MHC-I durante a infecção


Qual tipo de célula não consegue processar e apresentar peptídeo antígeno em associação com MHC-I quando está infectado?


Todas as células nucleadas (células com núcleo definido) são capazes de apresentar MHC-1 em sua superfície. Como os glóbulos vermelhos não têm núcleo, não são capazes de representar as antígenos na molécula MHC-1.

Espero que ajude a verificar a wikipedia para referência


Apresentação do MHC-I durante a infecção - Biologia

As moléculas de MHC são críticas em transplantes, autoimunidade, infecções e imunoterapia tumoral.

A biologia da apresentação de antígenos pelas moléculas MHC I e MHC II fornece alvos para a manipulação dessas doenças.

Essa biologia também explica os fragmentos apresentados ao sistema imunológico e à corrida evolutiva celular para escapar do controle imunológico das células infectadas e transformadas.

Muitos dos jogadores que determinam a degradação do antígeno e subsequente carregamento de peptídeo nas moléculas de MHC são definidos e estão ajudando a melhorar a precisão da previsão dos fragmentos apresentados.

A compreensão combinada da apresentação de antígenos por moléculas de MHC permite a exploração para melhorar as respostas do braço celular do sistema imunológico a vacinações e imunoterapias.

Desde a descoberta das moléculas de MHC, levou 40 anos para chegar a uma imagem coerente de como as moléculas de MHC de classe I e MHC de classe II realmente funcionam. Esta é uma história de proteases e chaperonas semelhantes a MHC que suportam as moléculas MHC de classe I e II na apresentação de peptídeos ao sistema imunológico. Agora entendemos que o sistema MHC molda tanto o repertório de peptídeos apresentados quanto a resposta das células T subsequentes, com implicações importantes que vão desde a rejeição do transplante até imunoterapias tumorais. Aqui, apresentamos uma revisão ilustrada dos meandros da apresentação de antígenos MHC classe I e MHC classe II.


Este programa de pesquisa foi historicamente focado na biologia e função das proteínas MHC classe I na apresentação de antígenos durante a infecção e no transplante de tecido. Recentemente, nosso interesse na rede de respostas mediadas por receptor proporcionou um foco renovado na imunologia da tuberculose. Esta abordagem é apoiada pelos avanços tecnológicos, que permitem a identificação de assinaturas funcionais de imunidade de célula única com base na detecção simultânea de marcadores de proteína e RNA.

A estimulação de células T com funções específicas (efetoras, de memória ou regulatórias) por meio de interações do receptor de células T (TCR) inicia uma cascata de sinalização que altera a expressão gênica nas células que respondem. Essas alterações podem ser detectadas medindo a expressão de moléculas de RNA usando hibridização in situ fluorescente de molécula única (smFISH) e citometria de fluxo. A plataforma de detecção FISH-Flow pode identificar marcadores-chave de ativação de células T definidas como tal devido à sua expressão característica em assinaturas funcionais de células T associadas à evolução de uma infecção e doença. A tuberculose (TB) é uma doença complexa com notável plasticidade. A progressão da infecção geralmente muda de doença pré-clínica para doença ativa ou para tuberculose latente. A reativação da TB latente para um estágio pré-clínico e depois para a doença ativa também é comum devido às mudanças no estado do sistema imunológico (câncer, coinfecção por HIV). As funções da maioria das populações de células são definidas pela expressão de marcadores-chave, isto é, citocinas pró-inflamatórias ou supressoras. Assim, proporções distintas de subconjuntos de células T que expressam diferentes biomarcadores podem, em princípio, servir como indicadores de estágios de infecção por TB.

No entanto, as assinaturas de RNA de relatório de função parecem ser complexas e incorporar uma variedade de biomarcadores celulares, além de citocinas. Avanços no campo do imunometabolismo indicam que uma mudança na estratégia bioenergética das células imunes da fosforilação oxidativa para a glicólise aeróbia (efeito Warburg) é um requisito metabólico crítico para respostas pró-inflamatórias e antimicrobianas eficazes. A mudança leva a certas mudanças no perfil de expressão do gene. Portanto, muitos tipos de células imunes, não apenas células T, provavelmente têm assinaturas metabólicas associadas ao status da resposta imune. Essas assinaturas imunometabólicas podem ser detectadas por FISH-Flow em diferentes estágios de infecção por TB.

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Introdução

O mundo inteiro está enfrentando uma situação de crise que apareceu pela primeira vez no final de dezembro de 2019 como apenas alguns casos de pneumonia em Wuhan, China. Os pacientes apresentavam sintomas comuns como febre, tosse seca, dor de garganta, falta de ar e fadiga. Amostras de swabs da cavidade oral e da região anal foram coletadas junto com o sangue e o Fluido de Lavagem Broncoalveolar (BALF) de todos os sete pacientes, independentemente de sua idade e sexo, que foram então enviados ao Instituto de Virologia de Wuhan para exames adicionais. Como o surto começou no mercado de frutos do mar com o início do inverno, semelhante ao da infecção anterior com Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS), os cientistas primeiro rastrearam as amostras usando primers pan-CoV qPCR. Surpreendentemente, cinco amostras foram relatadas como positivas para coronavírus. Uma investigação aprofundada empregando sequenciamento de última geração e análise filogenética levou à identificação do agente causador desta doença respiratória, um novo coronavírus (2019-nCoV) (1). À medida que mais casos começaram a aparecer em todo o mundo, em 11 de fevereiro de 2020, a Organização Mundial da Saúde atribuiu um nome, CORona VIrus Disease 2019 ou COVID-19, para a doença e declarou-a uma pandemia em 11 de março de 2020. O vírus foi renomeado de 2019-nCoV para SARS-CoV-2 pelo Comitê Internacional de Taxonomia de Vírus com base em sua semelhança genética com um coronavírus previamente conhecido, Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) (2). A transmissão do SARS-CoV-2 ocorre quando um indivíduo saudável inala ou entra em contato com gotículas respiratórias de uma pessoa infectada. O período médio de incubação antes de os pacientes apresentarem sintomas da doença varia de 2 a 14 dias (3). Antes da disseminação do COVID-19, a SARS surgiu como epidemia em 2003, seguida pela síndrome respiratória do Oriente Médio (MERS) em 2012, ambas causadas por um novo coronavírus de origem zoonótica e atribuídas ao gênero Betacoronavirus (4). O surto mundial de SARS-CoV-2 suspendeu a vida, tendo um grande impacto na economia mundial & # x00027s, e ceifou & # x0007E436.167 vidas globalmente em 15 de junho de 2020 (5, 6). Ao contrário dos episódios anteriores de disseminação do coronavírus, em que demorava meses para identificar a causa da infecção e realizar o sequenciamento do genoma (7), o avanço da ciência e da tecnologia possibilitou a rápida identificação do organismo causador. Poucas semanas após o surto, diferentes laboratórios em todo o mundo sequenciaram todo o genoma viral e também forneceram informações estruturais e funcionais sobre as proteínas essenciais exigidas pelo vírus para sua sobrevivência. Essas contribuições científicas imediatas ajudaram no desenvolvimento de kits de diagnóstico e na definição de estratégias de tratamento para prognóstico e prevenção eficazes (8 & # x0201310). Nesta revisão, enfatizamos o aspecto imunológico da patogênese da SARS-CoV-2, levando em consideração o conhecimento prévio experimental e clínico obtido dos coronavírus responsáveis ​​por causar a SARS e a MERS. Esta abordagem ajudará na utilização de imunoterapias, reaproveitando os medicamentos antivirais previamente aprovados e desenvolvendo vacinas terapêuticas específicas para novos coronavírus de forma mais eficaz.


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Apresentação de MHC I Ag por células residentes no sistema nervoso central durante infecção crônica do cérebro - MICCHROB

Em vez de ser "imune privilegiado", o cérebro é dotado de um status imunológico único, incluindo mecanismos inatos e adaptativos que são essenciais para a detecção e controle de infecções neurotrópicas. Agora está estabelecido que as moléculas do Complexo Principal de Histocompatibilidade de classe I (MHC I) desempenham papéis importantes na regulação da plasticidade sináptica e também há evidências de que elas conduzem interações específicas do antígeno entre células T CD8 e neurônios infectados por vírus. No entanto, nada se sabe sobre as vias usadas pelos neurônios para apresentar antígenos no MHC I e não está claro como as interações neurônio-CD8 restritas ao MHC I afetam a atividade neuronal e o comportamento do hospedeiro. De forma mais geral e além dos neurônios, os papéis da apresentação de MHC I por células residentes do Sistema Nervoso Central (SNC) na geração de células T CD8 de memória cerebral permanecem mal compreendidos.

O projeto MICCHROB visa abordar essas questões no contexto da infecção pelo parasita neurotrópico apicomplexano Toxoplasma gondii (T. gondii). Em hospedeiros intermediários, T. gondii coexiste como taquizoítos que se disseminam por todo o organismo e bradizoítos que cronicamente persistem dentro de cistos nos músculos e no SNC. No SNC, T. gondii interage com uma variedade de tipos de células, mas os neurônios são as células exclusivas que suportam o desenvolvimento do cisto. Dependendo do estado imunológico do hospedeiro, a infecção pode causar comprometimento comportamental e / ou uma neuroinflamação mortal chamada Encefalite Toxoplasmática (TE). O comprometimento comportamental inclui a alteração da aversão inata à urina felina em roedores e, possivelmente, uma variedade de distúrbios neuropsiquiátricos em humanos, embora nenhuma relação causal tenha sido comprovada para o último. Em camundongos e humanos, a deficiência ou disfunção de células T pode levar ao desenvolvimento de TE, uma condição inflamatória do cérebro caracterizada por controle deficiente do parasita, infiltração imunológica e danos aos tecidos. As células T CD8 e MHC I (em particular o alelo H2-Ld MHC I no camundongo) são determinantes críticos da resistência a TE. No entanto, como a apresentação do MHC I no cérebro é a base da patogênese do TE e potencialmente molda o comportamento inato e / ou as funções cognitivas permanece desconhecido.

Nesse contexto, o objetivo geral de nossa proposta é desvendar as consequências funcionais da apresentação de MHC I por células residentes no SNC no controle de parasitas cerebrais, geração de células T CD8 de memória cerebral e comportamento de camundongos após infecção por T. gondii. Também pretendemos investigar os mecanismos moleculares da apresentação do MHC I de T. gondii pelos neurônios. Para atingir esses objetivos, usaremos (i) modelos originais de camundongos que permitem a ablação seletiva do alelo MHC I associado à resistência a TE em várias células residentes no SNC, (ii) um painel de desafios comportamentais avaliando o medo inato e as funções cognitivas (espaciais e aprendizagem associativa e memória), bem como (iii) ensaios de apresentação de antígenos com culturas primárias de neurônios.

O projeto MICCHROB será realizado por um consórcio interdisciplinar, que reúne acadêmicos nacionais e internacionais com experiência em parasitologia, neurociência comportamental, biologia celular e imunologia.

Nossos resultados devem lançar uma nova luz sobre os mecanismos pelos quais as células T CD8 controlam um parasita que vive no cérebro por meio da apresentação de antígenos neuronais. Eles podem descobrir como a apresentação do MHC I no cérebro influencia o comportamento do camundongo e a formação da memória das células T CD8. Ao lado dos principais interesses fundamentais dessas questões, nossos dados podem ser relevantes do ponto de vista profilático ou terapêutico, uma vez que não há atualmente nenhum medicamento eficaz em cistos e as células T CD8 foram propostas como uma ferramenta para eliminá-los.


Moléculas MHC Classe I Exacerbam a Infecção Viral ao Interromper a Sinalização de Interferon Tipo I

As moléculas MHC de classe I são fundamentais na apresentação do antígeno e na iniciação das respostas adaptativas das células T CD8 +. Além de sua atividade clássica, MHC I pode possuir funções não clássicas. Nós identificamos anteriormente um papel regulador de MHC I na sinalização de TLR e imunidade antibacteriana. No entanto, seu papel na imunidade antiviral inata permanece desconhecido. Neste estudo, encontramos uma carga viral reduzida em macrófagos deficientes em MHC I que era independente da produção de IFN tipo I. Mecanicamente, o MHC I mediou a supressão viral ao inibir a via de sinalização do IFN tipo I, que depende do SHP2. A reticulação de MHC I na membrana aumentou a ativação de SHP2 e suprimiu ainda mais a fosforilação de STAT1. Portanto, nossos dados revelaram um papel inibidor do MHC I na resposta do IFN tipo I à infecção viral e expandiram nossa compreensão do MHC I e da apresentação do antígeno.

1. Introdução

O sistema imunológico inato é a primeira linha de defesa contra a infecção viral. Após o reconhecimento de certos padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs), diversos receptores de reconhecimento de padrões (PRRs) desencadeiam respostas imunes antivirais induzindo interferon tipo I (IFN) [1]. Para os vírus de RNA, RIG-I e MDA5 são os principais PRRs responsáveis ​​pela produção de IFN [2]. O IFN tipo I exerce sua função antiviral ligando-se aos seus receptores e ativando a sinalização JAK-STAT, que finalmente induz a expressão de genes estimulados por IFN (ISGs) [3]. Tanto a produção como a sinalização a jusante do IFN tipo I são necessárias para a imunidade antiviral inata do hospedeiro. Direcionar o IFN tipo I é o principal mecanismo empregado pelos vírus para evitar a defesa imune do hospedeiro, e os vírus desenvolveram diversas estratégias para contornar o sistema IFN tipo I [4]. Embora muitos reguladores tenham sido identificados [5, 6], os detalhes da produção e função do IFN com ajuste fino permanecem desconhecidos.

As moléculas do complexo principal de histocompatibilidade (MHC) de classe I estão entre as duas moléculas principais do MHC e são encontradas em todas as células nucleadas. Sua função clássica é exibir fragmentos de peptídeos de antígenos endógenos e apresentá-los às células T CD8 citotóxicas [7, 8]. In vivo, MHC I é a chave para a seleção de células T CD8 tímicas e também está envolvida na educação e tolerância de células natural killer [9]. As moléculas MHC I são heterodímeros compostos por uma cadeia pesada e um β2 microglobulinas e β2m é essencial para a expressão estável de MHC I na membrana celular. A cadeia pesada é composta por dois domínios extracelulares semelhantes a Ig e um domínio intracelular. Em contraste com as moléculas de MHC de classe II, as moléculas de MHC I têm uma cauda intracelular mais longa com aproximadamente 40 aminoácidos, incluindo um sítio de tirosina [10]. Como a fosforilação da tirosina é uma modificação pós-transcricional chave envolvida nas cascatas de transdução de sinal [11], espera-se que as moléculas de MHC I tenham funções não clássicas na transdução de sinal.

Embora as moléculas de MHC I sempre funcionem como ligantes, a sinalização reversa foi demonstrada há duas décadas e desempenha papéis importantes na apoptose, ativação ou função celular. A reticulação de MHC I em células T desencadeia Lck, Zap70 e PLCγ1 ativação, que leva à ativação de células T [12, 13] ou apoptose [14]. A reticulação do MHC I nas células NK separa o MHC I da sinapse das células NK, induz fosfotirosinas intracelulares e inibe a função das células NK [15]. O MHC I também pode iniciar sinais intracelulares em células endoteliais e células musculares lisas, induzindo a proliferação celular em sinergia com fatores de crescimento [16]. No tumor maligno, anti-MHC I ou anti-β2Os anticorpos m podem induzir especificamente a apoptose de células tumorais [17, 18]. Demonstramos anteriormente um papel inibidor de MHC I na sinalização de TLR em células mieloides, o que facilitou a infecção bacteriana [19]. No entanto, o papel do MHC I na infecção viral permanece desconhecido.

Aqui, relatamos que a falta de MHC I suprimiu significativamente a replicação viral em macrófagos, independentemente da produção de IFN, que dependia da via de sinalização de IFN interrompida. Mecanicamente, após a infecção viral, o MHC I aumentou a ativação de SHP2, que suprimiu a fosforilação de STAT1 e levou à redução da produção de ISG. Nossos dados revelaram um papel inibitório do MHC I na sinalização de IFN tipo I durante a infecção viral e expandiram nossa compreensão da função do MHC I e da apresentação do antígeno.

2. Materiais e métodos

2.1. Camundongos

Os ratinhos C57BL / 6 eram da Joint Ventures Sipper BK Experimental Animals (Shanghai). Os camundongos deficientes em H-2Kb e H-2Db eram da Taconic Farms e denominados camundongos deficientes em MHC I. Todos os animais foram criados em condições específicas livres de patógenos e todos os experimentos com animais estavam de acordo com o Guia do Instituto Nacional de Saúde para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório, com a aprovação do Conselho de Investigação Científica da Segunda Universidade Médica Militar de Xangai. , China.

2.2. Cultura de células

Macrófagos derivados da medula óssea (BMDMs) foram gerados conforme descrito anteriormente. Resumidamente, as células da medula óssea foram isoladas do fémur e da tíbia e cultivadas em RPMI1640 a 10% com meio condicionado de células L929 a 20% como fonte de GM-CSF. Três a quatro dias após a semeadura, os sobrenadantes foram removidos e as células anexadas foram posteriormente cultivadas com meio condicional por 3-5 dias adicionais. As células restantes foram coletadas e utilizadas como macrófagos.

2.3. Infecção viral e quantificação viral

O vírus VSV foi amplificado em células 293T e os camundongos foram infectados a 108 PFU por grama de peso corporal por via intraperitoneal. Os sobrenadantes cultivados ou homogeneizados de tecido foram diluídos em série e adicionados a células BHK21 em monocamada. No ponto final, a quantidade de vírus necessária para matar 50% das células infectadas foi determinada como 50% de dose infecciosa de cultura de tecidos (TCID50).

2.4. Coleção de fluido de lavagem broncoalveolar (BALF)

Para BALF, a traqueia foi canulada e lavada com 1 ml de PBS por duas vezes. Amostras retiradas coletadas foram centrifugadas a 3.000 rpm por 5 min, e os sedimentos celulares foram ressuspensos em PBS e contados como linfócitos infiltrantes.

2,5. Histopatologia

Os tecidos pulmonares foram fixados em formol a 10%, incluídos em parafina, cortados e corados com hematoxilina e eosina. O escore histopatológico de inflamação dos tecidos pulmonares foi avaliado por um patologista cego para o desenho experimental. As alterações inflamatórias pulmonares foram classificadas usando um sistema de pontuação semiquantitativo com base nos seguintes parâmetros: infiltrados peribronquiolares e brônquicos, exsudatos bronquiolares e luminais brônquicos, infiltrados perivasculares, pneumonia parenquimatosa e edema, como previamente descrito [20]. Cada parâmetro foi graduado em uma escala de 0–4: 0, ausente 1, leve 2, leve 3, moderado e 4, grave.

2.6. PCR em tempo real

O RNA foi extraído com um kit de purificação de RNA (Fastagen, Shanghai) e transcrito reversamente com um kit PrimeScript RT-PCR (Takara, Japão). Os primers para Ifnb, Ifn4a Isg15, Isg54, Oas e Mx1 foram do site PrimerStar. A seguir estão os primers do VSV: forward 5

- ACG GCG TAC TTC CAG ATG G-3 e reverso 5 - CTC GGT TCA AGA TCC AGG T-3. A expressão de mRNA foi feita com um kit SYBR Premix Ex Taq qPCR (Takara) por LightCycler (Roche) e analisada com o ΔΔMétodo T. Os dados foram normalizados com βexpressão de -actina.

2.7. Ensaio ELISA

As citocinas no sobrenadante da cultura de células foram coletadas e diluídas conforme necessário e analisadas usando um IFN- de camundongoβ Kit ELISA (PBL Biomedical Laboratories) de acordo com as instruções do fabricante.

2.8. Citometria de fluxo e coloração intracelular

Para coloração de citocina intracelular, os macrófagos foram estimulados em vitro com VSV por 8 horas, e o inibidor de transporte de proteína brefeldina A foi adicionado durante as últimas 4 horas. As células foram coletadas e fixadas com Fixation & amp Permeabilization Buffer (BioLegend). Em seguida, as células foram coradas com IFN- intracelularβ com IFN- anti-camundongoβ mAb-biotina (BioLegend), seguido por coloração secundária com estreptavidina-PE. As análises de citometria de fluxo foram realizadas usando FACSVantage (Becton Dickinson). Os dados foram analisados ​​por FACSDiva.

2.9. Imunoprecipitação e Immunoblot

As células foram lisadas com tampão de lise celular (CST, EUA), suplementado com coquetel inibidor de protease (Calbiochem). A concentração de proteína foi determinada com ensaio BCA (Pierce), e proteínas equivalentes foram carregadas para western blotting ou imunoprecipitação. O imunoblot foi realizado com anti-STAT1 (9172, CST), anti-p-SHP2 (3703, CST), anti-p-STAT1 (D4A7, CST), anti-p-JAK1 (3331, CST) e anti-p -Tyr (9416, CST) anticorpos. E o anti-H2Kb (MHC I, AF6-88.5) era da BioLegend.

2,10. Superexpressão e silenciamento de genes

A molécula MHC I H-2Kb foi transfectada com reagentes JetPEI (PolyPlus, França), e 24 horas depois, a superexpressão foi confirmada por Western blot. O siRNA direcionado a Shp2 foi da Dharmacon e transfectado com um reagente INTERFERin (PolyPlus) de acordo com um protocolo padrão. A eficiência de silenciamento foi confirmada com análise de western blot.

2,11. Análise Estatística

A significância estatística entre dois grupos foi determinada por Student's

- teste. Para a comparação de mais de 2 grupos, a ANOVA de uma via foi adotada e o teste LSD exato de Fisher foi usado para a comparação intergrupos. Para duas variáveis ​​independentes, a ANOVA de dois fatores foi adotada para a análise estatística, e o método de comparação múltipla de Tukey foi usado para a comparação intergrupos. Valores de probabilidade menores que 0,05 foram considerados estatisticamente significativos.

3. Resultados

3.1. MHC I promove a replicação viral independente da supressão da produção de IFN tipo I

Nossos dados anteriores revelaram que as moléculas MHC I não são apenas essenciais para as respostas adaptativas das células T CD8, mas também estão envolvidas na sintonia fina da produção de citocinas inflamatórias inatas e na infecção antibacteriana [19]. Para examinar se o MHC I está envolvido nas respostas imunes antivirais inatas, primeiro infectamos macrófagos de camundongos deficientes em MHC I e camundongos de controle da ninhada com VSV. A deficiência de MHC I causou diminuição significativa da replicação do RNA do VSV em macrófagos (Figura 1 (a)). O VSV TCID50 nos sobrenadantes também confirmou uma carga de VSV reduzida em macrófagos deficientes em MHC I (Figura 1 (b)). Além disso, um modelo de infecção VSV-GFP foi usado para determinar diretamente a carga viral nas células infectadas. Um gráfico de fluorescência também confirmou uma carga viral mais baixa em macrófagos deficientes em MHC I (Figura 1 (c)). Para quantificar os dados, os macrófagos foram posteriormente coletados para análise de citometria de fluxo (Figura 1 (d)). Tanto a porcentagem quanto a intensidade média de fluorescência (MFI) de células GFP-positivas foram diminuídas em macrófagos MHC I - / - (Figura 1 (e)). Para investigar mais a fundo o papel do MHC I na infecção viral, superexpressamos o MHC I em macrófagos. Como esperado, a superexpressão de MHC I promoveu a replicação do VSV (Figura 1 (f)). Estes dados demonstram uma função promotora de MHC I na infecção viral.

de pelo menos três experimentos independentes. ANOVA de duas vias foi adotada para análise estatística em (a), (g) e (h). A ANOVA de um fator foi adotada para a análise estatística em (i). Teste de Student foi adotado para análise em (e) e (f).

Os IFNs do tipo I são as principais citocinas antivirais inatas. Mais produção de IFN tipo I levaria à redução da carga viral nas células infectadas. Para obter uma visão sobre o mecanismo pelo qual a deficiência de MHC I melhorou a carga viral, a produção de IFN tipo I foi determinada. Em vez de aumentar essas citocinas antivirais inatas, a deficiência de MHC I reduziu o IFN-α e IFN-β Níveis de mRNA em macrófagos, (Figura 1 (g)), que foi confirmado por ensaio ELISA (Figura 1 (h)). As citocinas no sobrenadante pelo ensaio ELISA refletem o efeito da secreção de citocinas menos a concepção. Para excluir IFNs tipo I reduzidos causados ​​por mais concepção, detectamos o IFN-β produção por coloração intracelular (Figura 1 (i)). Os dados de citometria de fluxo também revelaram IFN- intracelular reduzidoβ produção em macrófagos MHC I - / -. Esses dados indicaram que a diminuição da carga viral em macrófagos deficientes em MHC I não pode ser atribuída à sobrerregulação da produção de IFN tipo I. Em contraste, a carga viral diminuída pode ser a razão para a produção reduzida de IFN tipo I.

3.2. Sinalização de IFN tipo I inibida por MHC I e indução de ISG

Como os IFNs tipo I se ligam aos receptores para exercer seu efeito antiviral, examinamos a seguir se a deficiência de MHC I influenciou a sinalização downstream do IFN tipo I. A deficiência de MHC I causou aumento da fosforilação de STAT1 em macrófagos, sem influenciar a expressão de STAT1 (Figuras 2 (a) e 2 (b)). O efeito antiviral do IFN tipo I depende principalmente da expressão de ISG. Também encontramos expressões elevadas de ISG15, ISG54, OAS e Mx1 em macrófagos deficientes em MHC I (Figura 2 (c)). Esses dados indicam fortemente que a deficiência de MHC I pode promover a sinalização de IFN tipo I e sua atividade antiviral.

Para elucidar o papel do MHC I na sinalização de IFN, estimulamos macrófagos diretamente com IFN-β em vitro. No entanto, não encontramos nenhuma diferença significativa da ativação de STAT1 em macrófagos deficientes em MHC I em comparação com macrófagos WT (Figuras 2 (d) e 2 (e)). Como a fosforilação intracelular de tirosina de MHC I era necessária para sua função na sinalização de TLR [19], especulamos que a estimulação de IFN por si só pode não induzir a fosforilação de MHC I. As Figuras 2 (f) e 2 (g) confirmam que a infecção por VSV induziu fosforilação significativa de MHC I, enquanto a estimulação com IFN não teve um efeito semelhante. Esses dados indicaram um efeito regulatório de MHC I na sinalização de IFN tipo I, que é dependente de sua fosforilação de tirosina.

3.3. Sinalização IFN suprimida MHC I através da ativação SHP2

Após a ligação ao receptor IFN, a via JAK-STAT foi ativada e finalmente levou à produção de ISG [21]. Embora p-STAT1 tenha sido regulado positivamente em macrófagos deficientes em MHC I, a ativação de JAK1 não foi significativamente alterada nos macrófagos deficientes em MHC I em comparação com as células WT (Figuras 3 (a) e 3 (b)). Esses dados sugeriram que o MHC I pode ter como alvo o STAT1 para regular a via de sinalização de IFN tipo I.

Revelamos anteriormente que, durante a estimulação de TLR, o MHC I fosforilado sustentou a ativação de SHP2. Como o MHC I também foi fosforilado após a infecção por VSV, nos perguntamos se o SHP2 também estava envolvido na regulação da sinalização de IFN durante a infecção viral. Encontramos ativação óbvia de SHP2 nos momentos indicados após a infecção viral, que foi suprimida em macrófagos deficientes em MHC I (Figuras 3 (a) e 3 (b)).Derrubar a expressão de SHP2 reduziu a carga viral em macrófagos deficientes em WT e MHC I (Figura 3 (c)). Além disso, o knockdown de SHP2 anulou a redução da carga viral em macrófagos deficientes em MHC I em comparação com macrófagos WT (Figura 3 (c)). O silenciamento de Shp2 também anulou a diferença na ativação de STAT1 entre células deficientes em WT e MHC I (Figuras 3 (d) e 3 (e)). Além disso, descobriu-se que SHP2 interage com STAT1 após a infecção por VSV (Figuras 3 (f) e 3 (g)). Esses dados sugerem fortemente que SHP2 é necessário para a supressão mediada por MHC I da sinalização de IFN.

3.4. A relevância biológica da regulação MHC I da sinalização IFN tipo I

Em seguida, queríamos revelar a relevância biológica e patológica da supressão de sinalização de IFN mediada por MHC I. A principal função do MHC I é apresentar um antígeno aos TCRs para formar a sinapse imunológica. Na sinapse imune, o pMHC-TCR agregou-se em grupos e, assim, amplificou a sinalização. Para imitar essa formação de agrupamento, reticulamos moléculas de MHC I com anticorpos anti-MHC I in vitro. A reticulação aumentou a fosforilação de SHP2, inibiu a ativação de STAT1 após a infecção por VSV (Figuras 4 (a) e 4 (b)) e exacerbou a replicação viral em macrófagos (Figura 4 (c)).

Além disso, infectamos camundongos deficientes em MHC I e camundongos de controle da ninhada com VSV. Um dia após a infecção, os títulos virais no pulmão foram significativamente mais baixos em camundongos deficientes em MHC I do que nos controles de ninhada (Figura 4 (d)). Houve redução de linfócitos infiltrantes em BALF de camundongos MHC I - / - em comparação com os de camundongos WT (Figura 4 (e)). A análise de H & ampE do pulmão infectado também revelou infiltração de linfócitos menos extensa em áreas peribronquiolares e perivasculares em camundongos deficientes em MHC I (Figura 4 (f)). Uma análise semiquantitativa da pontuação de inflamação do pulmão inflamatório mostrou menos inflamação em camundongos MHC I - / -, em comparação com a de camundongos WT (Figura 4 (g)). Esses dados indicaram a maior resistência dos camundongos deficientes em MHC I à infecção viral durante a fase inicial da infecção. Assim, todos esses dados sugeriram um papel supressor de MHC I na sinalização de IFN tipo I, que era dependente da ativação de SHP2 e da desfosforilação de STAT1.

4. Discussão

O MHC I pertence à superfamília Ig e a maioria das proteínas da superfície celular desta família está envolvida no reconhecimento celular e na sinalização intercelular. A função primária das moléculas MHC I é atuar como ligantes, fornecendo sinais de antígeno para células T CD8. A função não clássica das moléculas de MHC I foi revelada há mais de duas décadas, e a função não clássica foi observada em células T, células B, células NK, células mieloides, células endoteliais e células tumorais [13, 14, 22]. Em células T e células B, a reticulação de MHC I ativou lck / zap70 e lyn / syk, respectivamente, e induziu ativação, proliferação ou apoptose de células T / B, que depende da especificidade do anticorpo [12, 14, 23] . Especificamente, em tumores malignos, especialmente no mieloma, o anticorpo anti-MHC I induziu seletivamente a apoptose de células tumorais, ativando Lyn e PLCγ2 para regular positivamente a expressão proapoptótica de Bad e Bax [18]. Aqui, relatamos uma função não clássica de MHC I em macrófagos: supressão da sinalização de IFN tipo I para prejudicar a imunidade antiviral inata. Os dados in vivo confirmaram que os camundongos deficientes em MHC I eram mais resistentes do que os camundongos WT no início da infecção viral.

IFNs tipo I são as principais citocinas antivirais inatas e incluem IFN-α, IFN-β, IFN-κ, IFN-δ, IFN-ε, IFN-τ, IFN-ωe IFN-ζ, com IFN-α e IFN-β como os tipos mais bem definidos [24]. O IFN tipo I é induzido quando produtos microbianos são detectados por PRRs e funcionam de maneira autócrina ou parácrina. Após se ligar aos seus receptores IFNAR1 e IFNAR2, o IFN tipo I ativa JAK1 e TYK2. A fosforilação de IFNAR por essas quinases recruta proteínas STAT (STAT1 e STAT2), resultando em sua fosforilação, dimerização e translocação nuclear [21]. Esses fatores de transcrição se ligam a sequências de elemento de resposta estimulada por IFN (ISRE) para ativar a transcrição ISG antiviral. A regulação da produção de IFN tipo I foi estudada extensivamente [25], e também existem moléculas que ajustam a via de sinal de IFN a jusante [21]. No entanto, embora o MHC I seja a chave para a imunidade adaptativa antiviral, seu papel na regulação da imunidade antiviral inata e na sinalização de IFN tipo I permanece indeterminado, e nosso estudo pode estender nossa compreensão do MHC I.

A deficiência de MHC I reduziu a replicação viral em macrófagos, mas não aumentou a produção de IFN tipo I. Esses dados sugeriram que a carga viral reduzida não pode ser atribuída a uma maior produção de IFN tipo I. Em contraste, a secreção reduzida de IFN pode ser o resultado da carga viral reduzida em macrófagos deficientes em MHC I. O aumento da ativação de STAT1 e da produção de ISG em células deficientes em MHC I confirmou nossa especulação de que o MHC I prejudicou a transdução de sinal a jusante de IFN tipo I. Para determinar o mecanismo pelo qual as moléculas de MHC I inibem a sinalização de IFN tipo I, primeiro examinamos se a interação ocorreu no nível STAT1 ou no nível a montante (IFNAR e JAK1). Considerando que a ativação de JAK1 não foi diferente em células deficientes em WT e MHC I durante a infecção viral, concluímos que STAT1 pode ser o alvo de MHC I.

Nosso estudo anterior sugeriu que MHC I pode recrutar Fps e então ativar SHP2 em células mieloides [19]. Dados anteriores também revelaram que SHP2 pode regular a transdução de sinal de IFN tipo I [26, 27]. Sem SHP2, a deficiência de MHC I não teve significância na replicação viral, sugerindo um papel indispensável de SHP2 na função de MHC I durante a infecção por VSV. Nosso estudo mostrou que MHC I inibiu a sinalização de IFN através da ativação de SHP2 e que SHP2 pode se ligar diretamente a STAT1 para reduzir a fosforilação de STAT1.

Considerando o mecanismo pelo qual o MHC I ativa o SHP2, a teoria do “conformador aberto” das moléculas do MHC I foi proposta [28]. Um pool de MHC I na membrana pode se dissociar do peptídeo antígeno, tornando-se os conformadores MHC I abertos. Esses conformadores abertos podem se associar a outros receptores e possuir funções ocultas. A formação de conformadores MHC I abertos depende da fosforilação de seu Tyr320 intracelular [29]. Em nosso estudo, a função de supressão do MHC I também era dependente de sua fosforilação de tirosina, sugerindo que um conformador aberto pode ser necessário para sua função inibitória. A estimulação com IFN tipo I único não induziu fosforilação da tirosina, anulando assim a função supressora do MHC I.

Em conclusão, nosso estudo demonstrou um papel supressor das moléculas MHC I na sinalização de IFN tipo I. Nossas descobertas forneceram uma nova visão sobre a sintonia fina das respostas imunológicas de IFN antivirais tipo I e indicaram uma função não clássica do MHC I nas respostas antivirais.

Disponibilidade de dados

Os dados usados ​​para apoiar as conclusões deste estudo estão disponíveis junto dos autores correspondentes, mediante solicitação.

Conflitos de interesse

Os autores declaram não haver interesses financeiros concorrentes.

Contribuições dos autores

Simo Xia e Yijie Tao contribuíram igualmente para este trabalho.

Agradecimentos

Agradecemos ao Sr. Zhengdong Yang pelo suporte técnico. Este trabalho foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa Básica da China (2015CB964403), a Fundação Nacional de Ciência Natural da China (81471569, 31270924 e 31870910) e o Comitê de Ciência e Tecnologia de Xangai (15QA1404700).

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Direito autoral

Copyright & # x00A9 2019 Simo Xia et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob a Licença de Atribuição Creative Commons, que permite o uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o trabalho original seja devidamente citado.


Células dendríticas

Conforme aprendido na Unidade 5, a maioria das células dendríticas são derivadas de monócitos e são referidas como células dendríticas mieloides. Eles estão localizados sob o epitélio superficial da pele e o epitélio superficial das membranas mucosas do trato respiratório, do trato geniturinário e do trato gastrointestinal. Eles também são encontrados em todos os tecidos linfoides do corpo e na maioria dos órgãos sólidos.

Nesses locais, em sua forma imatura, eles são fixados por longos processos citoplasmáticos. Ao capturar antígenos por meio de pinocitose e fagocitose e se tornarem ativadas por citocinas inflamatórias, as células dendríticas se desprendem de seu local inicial, entram nos vasos linfáticos e são transportadas para os linfonodos regionais (Figura ( PageIndex <1> )). A ativação da célula dendrítica promove sua expressão do receptor de quimiocina CCR7, que permite que a célula dendrítica migre em direção à quimiocina CCL21 produzida pelos tecidos linfóides. No momento em que as células dendríticas entram nos gânglios linfáticos, elas amadurecem e agora são capazes de apresentar epítopos de antígenos para as populações em constante mudança de linfócitos T8 ingênuos e linfócitos T4 ingênuos localizados na área de células T dos nódulos linfáticos.

Figura ( PageIndex <1> ): Estrutura dos linfonodos Os antígenos entram nos linfonodos através dos vasos linfóides aferentes. Células dendríticas apresentadoras de antígenos, os antígenos B-1, entram nos linfonodos através dos vasos linfóides aferentes. As células dendríticas apresentadoras de antígenos entram no linfonodo por meio de vasos linfáticos aferentes, enquanto os linfócitos B e os linfócitos T naive entram pelas vênulas endoteliais altas. Os linfócitos não ativados e efetores deixam o linfonodo através dos vasos linfáticos eferentes. Os linfócitos B ingênuos tornam-se ativados, proliferam e se diferenciam em células plasmáticas nos centros germinativos dos folículos linfoides, enquanto os linfócitos T ingênuos são ativados, proliferam e se diferenciam em linfócitos T efetores na área das células T.

A função primária das células dendríticas, então, é capturar e apresentar antígenos protéicos aos linfócitos T virgens. (Linfócitos ingênuos são aqueles que ainda não encontraram um antígeno.) Como as células dendríticas são capazes de expressar as moléculas MHC-I e MHC-II, elas são capazes de apresentar antígenos tanto para linfócitos T8 ingênuos quanto para linfócitos T4 ingênuos.

Essas interações permitem que os linfócitos T4 ou linfócitos T8 naive se tornem ativados, proliferem e se diferenciem em linfócitos efetores. (Linfócitos efetores são linfócitos que encontraram um antígeno, proliferaram e amadureceram em uma forma capaz de realizar ativamente as defesas imunológicas.)

1. Apresentação MHC-II de antígenos de proteína para linfócitos T4 ingênuos

uma. Apresentação MHC-II de antígenos exógenos para linfócitos T4 ingênuos

As células dendríticas imaturas absorvem antígenos proteicos para fixação às moléculas MHC-II e subsequente apresentação aos linfócitos T4 naive por:

1. Fagocitose mediada por receptor, por exemplo, ligação de PAMPs a PRRs endocíticos, ligação de IgG ou C3b de micróbios a fagócitos durante a opsonização (ver Figura ( PageIndex <2> )).

2. Macropinocitose, um processo em que grandes volumes de fluido circundante contendo micróbios são engolfados. Isso também permite que as células dendríticas absorvam algumas bactérias encapsuladas que podem resistir à fagocitose clássica (consulte a Figura ( PageIndex <3> )).

A ligação de PAMPs microbianos aos PRRs da célula dendrítica imatura ativa essa célula dendrítica e promove a produção do receptor de quimiocina CCR7 que direciona a célula dendrítica para o tecido linfóide local. Após a maturação, a célula dendrítica pode agora apresentar epítopos de proteína ligados a moléculas de MHC para todos os vários linfócitos T virgens que passam pelo sistema linfóide (ver Figura ( PageIndex <4> ) e Figura ( PageIndex <5> )).

As moléculas MHC-II ligam epítopos peptídicos de antígenos exógenos e os colocam na superfície da célula dendrítica (ver Figura ( PageIndex <6> )).Aqui, os complexos MHC-II / peptídeo podem ser reconhecidos por TCRs de forma complementar e moléculas CD4 em linfócitos T4 naive (consulte a Figura ( PageIndex <7> )).

b. Apresentação cruzada de MHC-II de antígenos endógenos para linfócitos T4 ingênuos

Enquanto a maioria das células dendríticas apresentam antígenos exógenos para linfócitos T4 naive, certas células dendríticas são capazes de apresentação cruzada de antígenos endógenos para linfócitos T4 naive. Dessa forma, os linfócitos T4 podem desempenhar um papel na defesa contra antígenos exógenos e endógenos. Isso é feito por meio da autofagia, o processo celular pelo qual o próprio citoplasma da célula é levado para vesículas especializadas chamadas autofagossomos (ver Figura ( PageIndex <8> )). Os autofagossomos posteriormente se fundem com lisossomas contendo proteases que degradarão as proteínas do autofagossomo em peptídeos. A partir daqui, os peptídeos são transportados para as vesículas contendo moléculas MHC-II onde podem se ligar ao sulco MHC-II, ser transportados para a superfície da célula denrítica e interagir com os TCRs e moléculas CD4 de linfócitos T4 ingênuos ( Veja a Figura ( PageIndex <8> )).

2. Apresentação MHC-I de antígenos de proteína para linfócitos T8 ingênuos

As células dendríticas imaturas absorvem antígenos proteicos para fixação às moléculas MHC-I e subsequente apresentação aos linfócitos T8 naive.

uma. Apresentação MHC-I de antígenos endógenos para linfócitos T8 ingênuos

Durante a replicação de vírus e bactérias intracelulares dentro de sua célula hospedeira, bem como durante a replicação de células tumorais, proteínas virais, bacterianas ou tumorais são degradadas em uma variedade de epítopos peptídicos por organelas cilíndricas chamadas proteassomas. As proteínas citosólicas do próprio corpo também são degradadas em peptídeos pelos proteassomas.

Esses epítopos de peptídeo são então ligados a um sulco de moléculas MHC-I que são então transportadas para a superfície dessa célula onde podem ser reconhecidos por um receptor de células T de forma complementar (TCR) e uma molécula CD8, um co-receptor , na superfície de um linfócito T8 naive ou de um linfócito T citotóxico (CTL). Os TCRs reconhecem tanto o antígeno peptídico estranho quanto a molécula de MHC. Os TCRs, no entanto, não reconhecerão os próprios peptídeos ligados ao MHC-I. Como resultado, as células normais não são atacadas e mortas.

Molécula MHC-I com peptídeo ligado na superfície de células dendríticas apresentadoras de antígeno, ver Figura ( PageIndex <9> ) pode ser reconhecida por um TCR / CD8 de forma complementar na superfície de um linfócito T8 ingênuo para iniciar a célula - imunidade mediada (consulte a Figura ( PageIndex <10> )).

b. Apresentação cruzada de MHC-I de antígenos exógenos para linfócitos T8 ingênuos

Enquanto a maioria das células dendríticas apresentam antígenos endógenos para linfócitos T8 naive, certas células dendríticas são capazes de apresentação cruzada de antígenos exógenos para linfócitos T8 naive. Dessa forma, os linfócitos T8 podem desempenhar um papel na defesa contra antígenos exógenos e endógenos. Existem dois mecanismos propostos para a apresentação cruzada de antígenos exógenos para linfócitos T8:

1. A célula dendrítica envolve o antígeno exógeno e o coloca em um fagossomo, que então se funde com um lisossoma para formar um fagolisossomo. O antígeno é parcialmente degradado no fagolisossomo, onde as proteínas são translocadas para o citoplasma, onde são processadas em peptídeos por proteassomas, entram no retículo endoplasmático e são ligadas às moléculas MHC-I (ver Figura ( PageIndex <11> )) .

2. A célula dendrítica envolve o antígeno exógeno e o coloca em um fagossomo, que então se funde com um lisossoma para formar um fagolisossomo. Os antígenos proteicos são degradados em peptídeos dentro do fagolisossomo, que então se funde diretamente com vesículas contendo moléculas MHC-I às quais os peptídeos posteriormente se ligam (ver Figura ( PageIndex <12> )).

Além disso, as células dendríticas são muito suscetíveis à infecção por muitos vírus diferentes. Uma vez dentro da célula, os vírus se tornam antígenos endógenos no citosol. Uma vez no citosol, as proteínas virais dos vírus em replicação são degradadas em peptídeos por proteassomas, onde subsequentemente se ligam a moléculas MHC-I.

A ligação de PAMPs microbianos aos PRRs da célula dendrítica imatura ativa essa célula dendrítica e promove a produção do receptor de quimiocina CCR7 que direciona a célula dendrítica para o tecido linfóide local. Após a maturação, a célula dendrítica pode agora apresentar epítopos de proteína ligados a moléculas de MHC para todos os vários linfócitos T virgens que passam pelo sistema linfóide.

Para visualizar uma micrografia eletrônica de uma célula dendrítica apresentando antígeno para linfócitos T, consulte a página da Web do University of Illinois College of Medicine.

Para visualizar uma micrografia eletrônica de uma célula dendrítica apresentando antígeno para linfócitos T, # 2 consulte a página da Web da University of Illinois College of Medicine.

Por que isso é essencial para uma imunidade adaptativa eficaz?

Para obter um resumo das principais moléculas de superfície e interações celulares de células dendríticas que apresentam antígenos, consulte a Figura ( PageIndex <13> ).


4. Apresentação do antígeno MHC & # 038

Figura 1. Mapa genético das regiões do MHC. Este mapa foi simplificado para demonstrar os temas organizacionais dentro do MHC. Existem mais de 200 genes nessas regiões. [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

  • A principal função do MHC é apresentar antígeno às células T para discriminar entre o eu (nossas células e tecidos) e o não-eu (os invasores ou o eu modificado).
  • Duas características principais do MHC tornam difícil para os patógenos evadirem as respostas imunológicas:
    • Primeiro, o MHC é poligênico. Ele contém vários genes MHC-I e MHC-II diferentes, de modo que cada indivíduo possui um conjunto de moléculas MHC com diferentes faixas de especificidades de ligação a peptídeos.
    • Em segundo lugar, o MHC é extremamente polimórfico. Os genes MHC apresentam o maior grau de polimorfismo no genoma humano. Existem múltiplas variantes de cada gene na população como um todo. As diferentes variantes herdadas por um indivíduo de um dos pais são conhecidas como alelos. Os números de alelos reconhecidos nos loci clássicos são apresentados na Tabela 10-1.

    Figura 2. As moléculas MHC-I e MHC-II têm uma estrutura muito semelhante. Em cada caso, uma fenda ou sulco é formado que embala o péptido. As características de carga do sulco determinam quais peptídeos podem ser apresentados. [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

    • As características de carga do sulco determinam quais peptídeos podem ser apresentados. Uma vez que diferentes peptídeos antigênicos têm diferentes formas e características de carga, é importante que a população humana em geral tenha uma grande variedade de diferentes moléculas de HLA, cada uma com diferentes áreas de ligação de peptídeo (fendas) para lidar com a multiplicidade de peptídeos próprios e não próprios apresentados .

    Estrutura e função MHC

    • O MHC tem três regiões: MHC-I, MHC-II e MHC-III (Figura 1).
    • Os antígenos HLA clássicos codificados em cada região incluem HLA-A, -B e -C na região MHC-I e HLA-DR, -DQ e -DP na região MHC-II.
    • A região MHC-III inclui vários genes envolvidos na cascata do complemento (C4A, C4B, C2 e FB) (ver seção 6, Complemento), os genes TNF-a e TNF-b (LTa), o gene CYP21 que codifica um enzima no metabolismo de esteróides, o gene HSP70 que codifica uma chaperona e muitos outros genes de função imunológica desconhecida.
    • Em geral, quando nos referimos a MHC, estamos nos referindo a moléculas MHC-I ou MHC-II.
    • Na Figura 3 é mostrada uma representação esquemática das localizações cromossômicas e loci genéticos responsáveis ​​pela síntese de MHC-I e MHC-II.

    Figura 3. Representação esquemática da localização cromossômica e loci genéticos responsáveis ​​pela síntese de MHC-I e MHC-II. [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

    • Moléculas MHC-I consistem em duas cadeias polipeptídicas, uma cadeia a maior codificada no cromossomo 6 na região do MHC e uma microglobulina b2 menor codificada no cromossomo 15 (Figuras 2 e 3).
    • As cadeias a de classe I consistem em um único polipeptídeo composto por três domínios extracelulares denominados1, uma2, e um3, uma região transmembrana que o ancora na membrana plasmática e uma cauda intracitoplasmática curta (Figura 2).
    • O b2 A microglobulina consiste em uma única molécula não polimórfica ligada não covalentemente à cadeia alfa e é codificada no cromossomo 15 (Figura 2 e Figura 3). O a1 e um2 domínios dobram-se juntos em uma única estrutura que consiste em duas hélices a segmentadas dispostas em uma folha de oito fitas b antiparalelas.
    • A dobradura do a1 e um2 domínios cria uma fenda ou sulco longo que é o local no qual os antígenos peptídicos se ligam à molécula MHC-I e são apresentados ao linfócito CD8.
    • Moléculas MHC-II consistem em duas cadeias polipeptídicas, aeb, ambas codificadas na região MHC-II no cromossomo 6 e não covalentemente ligadas uma à outra (Figura 2 e Figura 3).
    • As cadeias a e b consistem, cada uma, em dois domínios extracelulares denominados1 e um2 e B1 e B2, respectivamente, e, semelhante à cadeia a do MHC-I, as cadeias a e b da molécula do MHC-II também consistem em um segmento transmembranar e uma cauda citoplasmática (Figura 2).
    • A membrana extracelular proximal a2 e B2 os domínios são homólogos aos domínios constantes da imunoglobulina.
    • A estrutura cristalográfica da molécula MHC-II mostra que ela é dobrada de forma muito semelhante à molécula MHC-I (Figura 4).

    Figura 4. Estrutura de uma molécula HLA-DQ. Um peptídeo de nucleoproteína do vírus influenza (KTGGPIYKR) ligado a HLA-A * 6801, mostra a inserção de Thr (T) e Arg (R) enterrados em bolsas de especificidade da molécula HLA. (Reproduzido com permissão de Guo HC, Madden DR, Silver ML, et al. Comparação da bolsa de especificidade P2 em três antígenos de histocompatibilidade humanos: HLA-A * 6801, HLA-A * 0201 e HLA-B * 2705. Proc Natl Acad Sci USA. 199390: 8053 e ndash7.) [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

    • As principais diferenças entre as duas moléculas da classe de MHC estão nas extremidades de suas fendas de ligação a peptídeos, que são mais abertas nas moléculas de MHC-II em comparação com as moléculas de MHC-I. A fenda da molécula MHC-II é composta de uma associação não covalente entre a1 e B1 e que liga o peptídeo por meio de várias forças de van der Waals e ligações de hidrogênio (Figura 5).

    Figura 5. Um exemplo de um peptídeo mantido dentro de um sulco MHC-II. O ajuste do peptídeo dentro da ranhura é muito específico. A fenda da molécula MHC-II é composta de uma associação não covalente entre os domínios a1 e b1 que ligam o peptídeo por meio de várias forças de van der Waals e ligações de hidrogênio. Os domínios a1 e b1 são mostrados em uma folha de oito fitas b antiparalelas. O dobramento dos domínios a1 e b1 cria uma fenda ou sulco longo que é o local no qual os antígenos peptídicos se ligam à molécula MHC-II e são apresentados ao linfócito CD4. [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

    • A principal consequência dessa diferença é que as extremidades de um peptídeo ligado a uma molécula de MHC-I estão enterradas dentro da molécula, enquanto as extremidades dos peptídeos ligados a moléculas de MHC-II não estão.
    • Essa diferença permite mais flexibilidade no comprimento e nos tipos de peptídeos que as moléculas de MHC-II podem se ligar. Os peptídeos que se ligam a uma molécula de classe II específica compartilharão os mesmos resíduos de âncora intermediários, mas podem variar em comprimento e sequência de outros resíduos.

    Expressão de moléculas MHC MHC-I

    • As proteínas MHC-I são expressas em todas as células nucleadas, em contraste com as moléculas MHC-II, que são restritas a células apresentadoras de antígenos (APCs)
    • Linfócitos, macrófagos, células dendríticas, células de Langherans e algumas células endoteliais são as células predominantes que expressam MHC-II.
    • As células não nucleadas, como os glóbulos vermelhos de mamíferos, expressam pouco ou nenhum MHC-I e, portanto, os patógenos dentro dos glóbulos vermelhos podem não ser detectados por células T citotóxicas, por exemplo, malária.
    • A expressão de ambas as moléculas MHC-I e MHC-II é regulada por citocinas. -g (INF-y) aumenta a expressão de moléculas MHC-I ou MHC-II e pode induzir a expressão de moléculas MHC-II em certos tipos de células que normalmente não as expressam. Isso pode ser muito importante tanto na função imunológica normal quanto na autoimunidade.
    • O nível de expressão da molécula de MHC desempenha um papel importante na ativação de células T e, portanto, as diferenças nos níveis de expressão são significativas.
    • A Tabela 1 mostra uma comparação das principais diferenças entre as moléculas MHC-I e MHC-II.

    Tabela 1. Características das moléculas MHC-I e MHC-II

    RecursoMHC-IMHC-II
    Cadeias polipeptídicasUma única cadeia a (44 & ndash47 kD) ligada de forma não-cova à cadeia b2-microglobulina (12 kD)Uma única cadeia a (32 & ndash34 kD) não covalentemente ligada a uma única cadeia b (29 & ndash32 kD)
    DistribuiçãoTodas as células nucleadasCélulas apresentadoras de antígeno
    Composição de fendas de ligação ao antígenodomínios a1 e a2domínios a1 e b1
    Sítio de ligação para co-receptor de células TCD8 se liga à região a3CD4 liga-se à região b2
    Tamanho da fenda de ligação de peptídeoAcomoda peptídeos de 8 & ndash11 resíduosAcomoda peptídeos de 10 & ndash30 resíduos ou mais
    Nomenclatura em humanosHLA-A, HLA-B, HLA-CHLA-DR, HLA-DQ, HLA-DP

    Apresentação de Antígeno

    • As células T reconhecem antígenos estranhos na forma de peptídeos curtos que foram processados ​​e exibidos na superfície celular ligados a moléculas MHC-I ou MHC-II (Figura 5).
    • Os antígenos são frequentemente classificados de acordo com se são derivados de (1) vírus, bactérias intracelulares ou parasitas protozoários (patógenos endógenos) ou (2) patógenos exógenos que se replicam fora da célula.
    • Os antígenos intracelulares são apresentados às células T por qualquer célula nucleada porque a expressão de MHC-I é onipresente.
    • Em contraste, os antígenos exógenos são absorvidos por APCs profissionais, que processam os antígenos e os apresentam no contexto do MHC-II. Uma função importante de um APC profissional, por exemplo, célula dendrítica (DC), é entregar um segundo sinal (co-estimulação) à célula T para alertá-la da presença de infecção.
    • Antígenos endógenos, incluindo proteínas mal dobradas e peptídeos derivados de patógenos, são processados ​​pelo proteassoma (Figura 6A).

    Figura 6. Carregamento de peptídeo de moléculas MHC-I e MHC-II. Painel A: mostra a síntese e o carregamento de peptídeo de MHC-I através da via endógena. Proteínas endógenas (por exemplo, uma proteína própria ou uma proteína viral) sintetizadas no citoplasma são modificadas inicialmente pela ubiquitina (1), a seguir são processadas pelos proteassomas (2). Após o corte pelas proteases citosólicas (3), os peptídeos entram no retículo endoplasmático através dos transportadores TAP 1 e TAP 2 (4). A cadeia alfa do MHC-I, que é inicialmente formada como um peptídeo linear no ER, é então dobrada com a ajuda de várias chaperonas (calnexina, calreticulina [CRT]). A proteína de imunoglobulina de ligação (BiP) e a proteína de retículo endoplasmático 57 (ERP57), durante a qual a microglobulina b2 é adicionada à cadeia alfa, completam a síntese da molécula MHC-I completa (inserção à direita no painel A). O complexo é mantido unido por tapasin (TPN), o que facilita a transferência do peptídeo para a fenda de ligação ao antígeno (5). O complexo MHC-I carregado com o peptídeo é então transferido para o Golgi (6) e então transportado para a superfície da célula (7). Painel B: Mostra a absorção de proteína e carga de peptídeo de MHC-II através da via exógena. Proteínas exógenas são captadas (1) e processadas no compartimento endossômico inicial (2) e clivadas em peptídeos por catepsinas e outras proteases ácidas (3). As moléculas MHC-II são formadas no retículo endoplasmático com a ajuda da calnexina chaperona (4) e são mantidas prontas pela cadeia invariante (li), o complexo é posteriormente fundido com o HLA-DM (DM) (inserção inferior direita no painel B). Após a passagem do complexo MHC-II-DM carregado de li através do Golgi (5) para os endossomos tardios (6), a cadeia invariante é clivada por proteases ácidas, deixando um peptídeo residual denominado cadeia invariante associada à classe II peptídeo (CLIP) (7) na fenda MHC-II (inserção superior direita no painel B). O HLA-DM facilita a inserção do peptídeo na fenda do MHC-II em substituição ao CLIP (8). A molécula de MHC carregada com o peptídeo é transportada (9) e expressa na superfície celular (10). [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

    • Este complexo de proteases normalmente gera peptídeos de quatro a vinte aminoácidos com um terminal carboxi hidrofóbico. Após o corte do peptídeo por proteases citosólicas, os peptídeos antigênicos são translocados para o retículo endoplasmático pelos transportadores associados ao processamento do antígeno (molécula TAP1 e TAP2).
    • Enquanto isso, uma nova molécula de MHC-I está sendo sintetizada no retículo endoplasmático.
    • À medida que se dobra, é ligado pela calnexina, que é então substituída pela calreticulina e b2
    • A nova molécula MHC-I associa-se ao complexo de carregamento de peptídeo MHC-I. Tapasin liga fisicamente as moléculas MHC-I e os transportadores TAP. Conforme o peptídeo entra no citosol, a fenda da molécula de classe I o recebe e a molécula de MHC-I ligada ao peptídeo se dissocia do complexo de carregamento de peptídeo e é recrutada para a superfície celular.
    • Esse maquinário complexo tem várias etapas de controle de qualidade, de modo que as moléculas de MHC-I que falham na montagem adequada são degradadas. Em última análise, o peptídeo apresentado na molécula MHC-I irá estimular uma resposta de células T CD8 (Figura 7)

    Figura 7. Os antígenos endógenos são geralmente apresentados às células T CD8 e thorn (painel esquerdo), e os antígenos exógenos geralmente são apresentados às células T CD4 e thorn (painel direito). [Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012]

    • Antígenos exógenos são processados ​​de forma bastante diferente (Figura 6B).
    • As proteínas bacterianas são clivadas por proteases, catepsinas e metaloproteases no ambiente ácido da via endocítica.
    • Enquanto isso, as moléculas MHC-II se agrupam no retículo endoplasmático com outra molécula chamada cadeia invariante (li). As moléculas recém-sintetizadas transitam pelo retículo endoplasmático e pelo aparelho de Golgi.
    • Após a passagem do complexo MHC-II-DM carregado de li através do Golgi para os endossomos tardios, a cadeia invariante é clivada por proteases ácidas, deixando um peptídeo residual referido como o peptídeo de cadeia invariante associado a CLass II (CLIP) no Fenda MHC-II.
    • CLIP oclui a fenda MHC-II e evita que os peptídeos sejam carregados até que a molécula esteja no compartimento lisossomal ou endossomal tardio que contém os peptídeos.
    • Nesse ponto, as moléculas HLA-DM removem o CLIP da fenda e estabilizam a molécula enquanto o peptídeo é carregado na fenda.
    • As moléculas HLA-DO também podem facilitar esse processo em alguns ambientes.
    • A molécula MHC-II totalmente montada e carregada é recrutada para a superfície e serve para estimular predominantemente células T CD4 positivas (Figura 6B e Figura 7).

    Assistir ao vídeo da apresentação do antígeno por MHC II:

    Reproduzido com permissão de Bellanti, JA (Ed). Imunologia IV: Aplicações Clínicas em Saúde e Doença. I Care Press, Bethesda, MD, 2012.

    Nomenclatura de HLA

    • A nomenclatura HLA desenvolveu-se historicamente a partir das designações sorológicas originais. Polimorfismos em proteínas foram originalmente definidos por padrões de reação de anticorpos. As definições modernas utilizam sequências de DNA para definir alelos. A nomenclatura atual foi recomendada durante o Décimo Workshop Internacional de Histocompatibilidade em 1987, com pequenas modificações adicionadas em 1990.
    • Cada cromossomo é encontrado duas vezes (diplóide) em cada indivíduo e, portanto, um tipo de tecido normal de um indivíduo envolverá doze antígenos HLA (três loci HLA classe I [A, B e C] de cada pai e três loci classe II [DR , DQ e DP] de cada um dos pais).
    • HLA-DM e HLA-DO não são altamente polimórficos e não são tipificados. Esses doze antígenos são herdados de forma co-dominante.
    • O fenótipo MHC de uma pessoa descreve quais alelos a pessoa carrega sem referência à herança. Por exemplo, alguém pode ser digitado como HLA-A1, -A3 B7, B8 Cw2, Cw4 DR15, DR4, DQ3, DQ6, DP4, DP4.
    • Um haplótipo é o conjunto de antígenos HLA herdados de um dos pais. Por exemplo, a mãe da pessoa cujo tipo de HLA é fornecido acima pode ter HLA-A3, -A69 B7, B45 Cw4, Cw9 DR15, DR17, DQ6, DQ2, DP2, DP4. Portanto, A3, B7, Cw4, DR15, DQ6 e DP4 foram todos passados ​​da mãe para o filho acima. Este grupo de antígenos é um haplótipo.
    • Apesar do enorme número de alelos em cada locus expresso, o número de haplótipos observados na população é muito menor do que as expectativas teóricas. Isso ocorre porque certos alelos tendem a ocorrer juntos no mesmo haplótipo, em vez de segregar aleatoriamente. Isso é chamado de desequilíbrio de ligação.

    Desequilíbrio de ligação

    • O desequilíbrio de ligação é um fenômeno genético no qual dois alelos são encontrados juntos com uma frequência mais alta do que normalmente se espera.
    • É a associação não aleatória entre alelos em diferentes loci. Por exemplo, se 16 por cento da população tem um determinado antígeno HLA-A (A1) e 10 por cento da população tem um determinado antígeno HLA-B (B8), a chance de encontrar A1 geneticamente ligado a B8 no mesmo cromossomo é dado pelo produto de suas frequências gênicas (16 por cento x 10 por cento = 6 por cento).
    • Na prática, isso nem sempre ocorre. Certas combinações de especificidades A e B ocorrem com mais frequência do que seria esperado se sua associação fosse aleatória. A combinação de A1 e B8 é encontrada em uma frequência de 8,8 por cento nas populações humanas, em comparação com uma frequência esperada de 1,6 por cento. Diz-se que tais especificidades emparelhadas estão em desequilíbrio de ligação.
    • Em caucasianos, o haplótipo HLA-A1, B8, DR3 (DRB1 * 0301), DQ2 (DQB1 * 0201) é altamente conservado na população.
    • No HLA classe II, esse fenômeno é tão pronunciado que a presença de alelos HLA-DR específicos pode ser usada para prever o alelo HLA-DQ com um alto grau de precisão antes do teste. Os alelos HLA são ordenados no cromossomo 6 como DP-DQ-DR-B-Cw-A.
    • Esses alelos que estão fisicamente mais próximos uns dos outros geralmente têm o maior desequilíbrio de ligação. É possível que certos haplótipos possam ser vantajosos em algum sentido imunológico, de modo que tenham uma vantagem seletiva positiva.

    Regras que ditam a nomenclatura do HLA:

    • O prefixo HLA precede todos os antígenos ou alelos.
    • Uma letra maiúscula indica um locus específico (A, B, C ou D). Todos os genes na região D são prefixados pela letra D seguida por uma segunda letra indicando a sub-região de D (DR, DQ, DP, DM ou DO).
    • Loci que codificam para as cadeias peptídicas de classe II específicas são identificados a seguir (A1, A2, B1 e B2). Letras gregas são usadas para designações de proteínas, enquanto letras maiúsculas latinas são usadas para designações de gene / alelo, isto é, DRp1 versus DRB1.
    • Alelos específicos são designados por um & lsquo & lsquo * & rsquo & rsquo seguido por um número de dois dígitos indicando a especificidade sorológica mais intimamente associada, seguido por um número de dois dígitos que define o alelo único. Por exemplo, a especificidade HLA-A2 definida serologicamente compreende, na verdade, setenta e sete alelos variantes distintos. Esses alelos agora são chamados de HLA-A * 02: 01 a * 02: 99.
    • Alguns alelos têm um terceiro número de dois dígitos (HLA-B * 35: 01: 01 e B * 35: 01: 02) que indica que as duas variantes diferem por uma substituição silenciosa de nucleotídeos, mas não na sequência de aminoácidos 6.

    Agora teste seus conhecimentos com essas perguntas!

    Conversa Relacionada

    Reto Guler, Universidade da Cidade do Cabo & ndash TB Host Directed Therapy and MHC / Antigen Presentation


    Conclusões

    Melhorar a utilização clínica das células NK pode melhorar drasticamente as terapias antitumorais e reduzir as infecções virais com risco de vida que comumente ocorrem após a imunossupressão do TCTH. Estudos recentes em camundongos expandiram dramaticamente nossa compreensão da biologia e função das células NK, incluindo informações sobre subconjuntos de células NK, como as células NK ganham funcionalidade, papéis imunorreguladores das células NK e células NK de memória e exaustão das células NK. Essas novas descobertas foram auxiliadas pela flexibilidade e manipulação permitidas em modelos e estudos de camundongos (Tabela 3). Existem diferenças consideráveis ​​entre as células NK de camundongo e humanas, incluindo a expressão e localização do receptor em todo o corpo, mas, reconhecendo essas diferenças e projetando experimentos que as incorporem, avanços significativos na biologia NK podem, e têm, sido feitos. Portanto, as informações sobre a sofisticação das células NK que foram descobertas até agora por meio de estudos pré-clínicos em camundongos agora podem ser usadas e verificadas em estudos clínicos. Ao identificar subconjuntos específicos de células NK que são verdadeiramente a população efetora desejada (seja ela antitumoral ou imunorreguladora) e encontrar maneiras de limitar a exaustão de NK ou usar células NK de memória expandida, a utilização terapêutica de células NK melhorará dramaticamente. É por meio dessa combinação de estudos em ratos e humanos que a ciência e a prática clínica irão, em última instância, avançar.

    Modelos de camundongos atuais sendo investigados e sua aplicabilidade a estudos em humanos


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