Procesamiento y presentación de Ag.

• Procesamiento del antígeno: es la degradación del antígeno proteico hasta péptidos.

• Presentación del antígeno procesado: es la asociación de algunos de esos péptidos con moléculas codificadas por genes del complejo principal de histocompatibilidad (MHC).

• Las moléculas MHC de clase I, en una situación normal se unen a péptidos derivados de moléculas propias, y en el caso de infección por un parásito intracelular (virus, ciertas bacterias, protozoos) se unen a péptidos derivados de proteínas del patógeno.

• Las moléculas MHC de clase II se unen a péptidos derivados de antígenos exógenos que previamente han sido introducidos en la célula presentadora por endocitosis o fagocitosis

Restricción de las células T por el haplotipo propio MHC

• La restricción de las células T por el haplotipo propio del MHC es el hecho de que los linfocitos T (sean los CD4+ o los CD8+) sólo pueden reconocer al antígeno cuando viene presentado (como péptidos) en la membrana de una célula con MHC propio (de clase II para los linfocitos CD4+, y de clase I para los linfocitos CD8+).

CÉLULAS QUE PRESENTAN ANTÍGENO

• Células diana (enfermas por parásitos intracelulares, o tumorales): presentan péptidos junto con moléculas MHC-I propias para que los reconozcan los linfocitos TC (CD8+).

• Células presentadoras de antígeno (APC): despliegan péptidos asociados con MHC-II, para su reconocimiento por linfocitos TH (CD4+).

• Sus principales características son: – exhiben moléculas de clase II constitutivamente en sus membranas – internalizan antígenos exógenos vía endocitosis y/o fagocitosis,

procesándolos por la ruta endocítica, y presentándolos junto con moléculas MHC-II de sus membranas

– las principales APC profesionales son • monocitos/macrófagos • células dendríticas • células de Langerhans de la piel • células B maduras • células dendríticas tímicas • células epiteliales tímicas • (en humanos) células del endotelio vascular.

• Otros tipos celulares en los que se puede inducir la expresión de moléculas MHC de clase II durante una respuesta inflamatoria, actuando entonces también como presentadoras:

• fibroblastos de la piel• células gliales del cerebro• células b de los islotes del páncreas• (en animales) células del endotelio vascular.

PROCESAMIENTO DEL ANTÍGENO

• El sistema inmune ha "previsto" dos rutas diferentes de procesamiento, según que la amenaza sea un antígeno endógeno (intracelular) o exógeno (extracelular). En cada caso existe una respuesta inmune diferente: actuación de células T citolíticas (CTL) para el antígeno endógeno, y producción de anticuerpos para el antígeno exógeno.

• Los antígenos exógenos se procesan por la ruta endocítica, tras lo cual los péptidos resultantes se unirán a moléculas MHC de clase II, lo cual dará la señal a los linfocitos T coadyuvantes (TH).

• Los antígenos endógenos se procesan por la ruta citosólica, tras lo cual sus péptidos se unirán a moléculas de MHC de clase I de la célula enferma, que así se convierte en diana para la actuación de linfocitos T matadores (TC, que en su forma "ejecutora" se denominan linfocitos T citolíticos, CTL).

Ruta endocítica de procesamiento

• Las células presentadoras de antígeno pueden capturar antígenos proteicos por medio de fagocitosis, por endocitosis (mediada por receptor, como es el caso de los linfocitos B, o en versión de pinocitosis), o incluso por ambos sistemas (como en el caso de los macrófagos).

• Una vez dentro de la correspondiente vesícula membranosa, el antígeno viaja a través de los compartimentos de la ruta endocítica, y al cabo de 1 a 3 horas, algunos de los péptidos resultantes aparecen en la membrana, en el surso de moléculas MHC de clase II. El resto es excretado por exocitosis.

• reconocimiento del Ag por receptor específico: mIg

• endocitosis mediada por receptor

vesícula recubierta de clatrina

• endosoma temprano (pH 6-6.5)

• endosoma tardío o endolisosoma (pH 5-6)

• (por fusión de vesículas ácidas procedentes del complejo de Golgi)

• lisosoma (pH 4.5-5)

• En cada compartimento de esta ruta existe una variedad de hidrolasas ácidas, incluyendo abundancia de proteasas: el antígeno proteico se degrada, y se originan algunos péptidos de entre 13 y 18 aminoácidos, que se unirán al MHC-II

• Entre las proteasas ácidas requeridas dentro del endosoma para este procesamiento está las catepsinas B, G y L.

Ruta citosólica de procesamiento

• Los antígenos endógenos (p. ej., proteínas producidas durante el ciclo intracelular de virus) se degradan en el citoplasma de la célula enferma mediante la ruta citosólica. Parece que esta ruta es igual o muy parecida a la que existe en todas las células sanas como mecanismo de renovación (turnover) de proteínas

• proteína a degradar

• sometida a la actuación del complejo ubicuitinizante

• la proteína queda "marcada" con varias ubicuitinas• unidas a grupos e -amino de lisinas

• la proteína así marcada pasa por el interior hueco del

proteosoma (una partícula cilíndrica a base de sucesivos anillos de subunidades de varios tipos de proteínas), que

funciona como un complejo proteolítico

• salen varios péptidos derivados de la proteína original

• El proteosoma es un gran complejo multicatalítico, formado por 28 subunidades , que degrada proteínas marcadas por la ubicuitina. Su estructura es la de un cilindro hueco a base de 4 anillos, cada uno con 7 subunidades.

ENSAMBLAJE DE LAS MOLÉCULAS MHC Y PRESENTACIÓN DEL ANTÍGENO

La presentación del antígeno consiste en la asociación intracelular de los péptidos derivados de su previo procesamiento con moléculas MHC, con el desplazamiento de los complejos MHC-péptido a la membrana celular.

– Las moléculas MHC de clase I se asocian con el péptido en el interior del retículo endoplásmico rugoso.

– Las moléculas MHC de clase II parece que se asocian con el péptido a nivel de algún compartimento endosómico.

A unión del péptido a la molécula MHC origina la estabilización de las cadenas constituyentes de dicho MHC.

Ensamblaje y estabilización de las moléculas MHC-I, y presentación de péptidos procedentes de procesamiento

citosólico (Ruta para antígenos endógenos)

• La cadena a del MHC-I recién sintetizada se asocia en el interior del REr con la proteína calnexina, que retiene a dicha cadena en una conformación parcialmente plegada.

• Luego, la 2-microglobulina recién introducida al lumen del REr, se une a la cadena a con lo que la calnexina queda desplazada. (El complejo :2-m está aún en una configuración parcialmente plegada).

• Mientras tanto, los péptidos antigénicos procedentes de procesamiento en el proteosoma van a entrar al REr por un sistema específico, llamado complejo de transporte de péptidos antigénicos.

• El complejo a:b2-m se une ahora a la porción intraluminal del TAP-1. En cuanto un péptido de tamaño y caracteres adecuados entra por el transportador TAP, se une al surco de la molécula MHC-I, y es entonces cuando ésta adquiere la configuración definitiva, estable y plegada.

• El complejo formado por el MHC-I unido al péptido abandona el REr, viajando por el sistema de vesículas que lo transportará a la superficie celular, de modo que finalmente quedará expuesto al exterior: ya tenemos al péptido presentado por el MHC-I. Los péptidos que no se hayan unido regresan al citosol por un sistema diferente de transporte al del TAP.

Ensamblaje y estabilización de MHC-II, y presentación de los péptidos procedentes de procesamiento endocitico (Ruta para

los antígenos exógenos)

• Las dos cadenas (a y b) del MHC-II se sintetizan por separado en ribosomas igualmente adosados al REr, y en el lumen se ensamblan. Ahora bien, hasta que no reciba el péptido, el MHC-II por sí solo es inestable. En un primer momento, la molécula MHC se asocia con la calnexina, pero más tarde ésta es desplazada por la llamada cadena invariante (Ii)

La cadena invariante Ii forma trímeros (Ii)3, y cada una de las unidades de Ii se asocia con una molécula de MHC, de modo que cubre el surco de cada MHC-II. Esta unión Ii:MHC-II permite:

– Que el surco de MHC quede bloqueado, con lo que en el caso de células presentadoras de Ag (que por ser células somáticas nucleadas también están procesando péptidos endógenos que deben ser asociados con MHC-I) se evita que los péptidos derivados de procesamiento citosólico puedan unirse al MHC-II.

– Que la molécula MHC-II pueda viajar desde el REr a un compartimento endosómico de pH bajo donde se encontrará con péptidos derivados de endocitosis/fagocitosis.

• Así pues, los complejos Ii:MHC-II viajan por vesículas hasta un tipo de compartimento ácido, donde permanecen unas 2-4 horas. Durante este tiempo la cadena Ii es rota ordenadamente por proteasas (como la catepsina L) en varios sitios, de modo que la MHC-II queda unida a un fragmento (llamado CLIP) que sigue cubriendo su surco. En algún momento de este proceso la vesícula "ascendente" que contiene CLIP:MHC-II se fusiona con una vesícula "descendente" que contiene péptidos procedentes de endocitosis/fagocitosis de antígenos exógenos.

• Posteriormente ocurre el desplazamiento de CLIP, debido a que ahora MHC-II se asocia con la molécula HLA-DM (se trata de una forma especial de MHC-II dedicada a esta tarea, y sin capacidad de unir péptidos).Esta misma HLA-DM cataliza ahora la entrada de péptidos al surco de la MHC-II, con lo que éste queda estabilizado.

• Finalmente el MHC-II unido al péptido termina de hacer su viaje "ascendente": la vesícula membranosa se fusiona con la membrana celular, quedando expuesto al exterior el complejo MHC-II unido fuertemente al péptido (el pH neutro del exterior estabiliza aún más la unión).

Conclusión

• las células presentadoras de antígeno (APC) expresan simultáneamente MHC-II (por ser APC profesionales) y MHC-I (por ser células nucleadas somáticas). La explicación reside precisamente en el hecho de que el complejo MHC-II es "cubierto" a nivel de su surco por la cadena invariante (Ii), lo que evita que péptidos endógenos procedentes de la ruta citosólico ocupen dicho surco.

• En caso inmunopatológica parece que ciertas formas de diabetes autoinmunes dependen de defectos en los transportadores de clase I (proteínas TAP) que impiden que durante la maduración tímica se les enseñe a los timocitos ciertos péptidos de proteínas propias. La secuela de esto es que no se eliminan los correspondientes clones de linfocitos T autorreactivos, los cuales podrán atacar a moléculas propias durante la vida adulta.

Gracias