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TCR e maturazione linfociti T
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Il recettore per l’Ag dei linfociti T,T-Cell Receptor (TCR)
• eterodimero composto da catene a e b o g e d
• TCR a/b presente in 95% delle cellule T periferiche– eterodimero legato da ponte disulfuro
• struttura dei domini di tipo immunoglobulinico
• non esiste forma secreta del TCR
• ciascun TCR ha un solo sito di legame per l’antigene (monovalente)
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Struttura TCR ab
Ponti disolfuro intra-catena
Ponte disolfuro inter-catena
carboidrati
• Eterodimero composto da catena a e b
• Ciascun catena contiene• 1 dominio variabile
• 1 dominio costante
• 1 dominio transmembrana
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Struttura TCR: confronto con Fab
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• Le due porzioni variabili • Le due porzioni variabili giustapposte costituiscono il sito di legame
• Ciascuna contiene 3 CDR (complementarity determing regions)
Struttura TCR ab
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Interazione TCR con complesso peptide-MHC
MHC, Major Histocompatibility Complex
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Funzioni delle cellule presentanti l’antigene(APC, Antigen-Presenting Cells)
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Via di ingresso degli antigeni
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Cattura e presentazione antigene
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Cattura e presentazione antigene
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Struttura MHC di classe I
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Struttura MHC di classe II
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Residui polimorfici in molecole MHC
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Legame peptide a MHC
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Interazione TCR con complesso peptide-MHC
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Interazione TCR con complesso peptide-MHC
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MHC-Ag
TCR
Membrana cellulareAPC
Membrana cellularelinfocita T
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CDR3 centrati su peptide
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CDR2 su a-eliche di MHC
CDR1 sulle estremità peptide
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Kd Ig/TCR/MHC
Ig(secrete)
TCR Molecole MHC
Kd 10-7-10-11 M 10-5-10-7 M 10-6-10-9 M
On-rate Rapido Lento Lento
Off-rate Variabile Lento Molto lento
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Complesso del TCR• Eterodimero a/b (o g/d)
• CD3– catene g, d, e– 1 eterodimero d/e– 1 eterodimero g/e
• catena z– omodimero z/z
• in 90% CD3
– eterodimero z/h• in 10% CD3• h splicing alternativo di z
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• cariche TCR– catena a
• 1 lisina (+), 1 arginina (+)– catena b
• 1 lisina (+)
• cariche CD3– catena g, d, e
• 1 acido aspartico (-) ciascuna
• cariche catene z– 1 acido aspartico (-)
ciascuna
Interazioni elettrostatichein complesso TCR-CD3
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• cariche TCR– catena a, 1 lisina (+), 1
arginina (+)– catena b, 1 lisina (+)
• cariche CD3– catena g, d, e, 1 acido
aspartico (-) ciascuna• cariche catene z
– 1 acido aspartico (-) ciascuna
Interazioni elettrostatichein complesso TCR-CD3
• secondo alcuni modelli il complesso TCR contiene 2 eterodimeri a/bUniversità di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2015/2016
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Il corecettore CD4
Cellule CD4 abTCR riconoscono peptide associato a molecole MHC classe II
• Composto da 1 catena• 4 domini Ig extracellulari, 1 dominio transmembrana• riconosce dominio b2 di MHC II
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Il corecettore CD8• Composto da 2 catene legate da ponti disolfuro
– eterodimero CD8a/CD8b– omodimero CD8a/CD8a
• 1 dominio Ig extracellulare e 1 dominio transmembrana/catena• riconosce dominio a3 di MHC I
Cellule CD8ab TCRabriconoscono peptide associato a molecole MHC classe I
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Distinct Lineages of Lymphocyte Maturation
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Sviluppo dei linfociti T (1/4)
• I progenitori T migrano dal midollo osseo al timo
• I precursori T riarrangianoi geni del TCR (T cellreceptor) nel timo
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Sviluppo dei linfociti T (2/4)
• Selezione positiva– cellule T immature che
riconoscono MHC ricevono segnali di sopravvivenza
• Selezione negativa– cellule T immature che
riconoscono con alta affinità MHC self vanno in apoptosi
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Sviluppo dei linfociti T (3/4)
• Cellule T mature migrano in organi linfatici periferici
• Cellule T mature incontrano antigeni in organi linfatici periferici e sono attivate– differenziamento in cellule
effettrici
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Sviluppo dei linfociti T (4/4)
• Cellule T mature attivate migrano in siti di infezione
• Svolgono funzioni effettrici
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Il timo è necessario per la maturazione in linfociti T dei precursori provenienti dal midollo osseo
Topi RAG-2 KOMancano di linfociti T (e B)(non sono in grado di riarrangiare i segmenti genici di TCR e Ig)
Topi nudiNon sviluppano epitelio corticale del timoMancano di linfociti T
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RAG2 KO Nudo
Trapianto BMC
Linfociti T in milza
Linfociti B in milza
Prima - -Dopo + +
Trapianto timo
Linfociti T in milza
Linfociti B in milza
Prima - +Dopo + +
BMC, bone marrow cells, cellule di midollo osseoUniversità di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2015/2016
Organizzazione cellularedel timo
Corti
cale
Mid
olla
re
Cellula epiteliale corticale
Timocita
Macrofago(origne midollo osseo)
Cellula dendritica(origine midollo osseo)
Cellula epiteliale midollare
Giunzione cortico-midollare
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Le cellule epiteliali del timo formanouna rete che circonda i timociti
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DN1
CD44hi
CD25-
DN2
CD44+
CD25+
DN3
CD44-
CD25+
DN4
CD44-
CD25-
CD4- CD8- (DN)CD4
CD8CD4+
CD8lo
DP
CD4+
CD8+
CD4+
CD8-
CD4-
CD8+
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Thymus
Bone marrow
T cell precursors
I timociti a diversi stadi di sviluppo esprimonomolecole di superifcie diverse
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Timociti a diversi stadi di maturazione sitrovano in parti distinte del timo
� Le cellule più immature si trovano nella regione subcapsulare
� Con il procedere del differenziamento in timociti doppio positivi, migrano più in profondità
� La parte midollare contiene cellule mature singolo positive che lasciano il timo attraverso i vasi
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Organizzazione geni TCR
Catena a e d del TCR di topo (Cromosoma 14)
Catena b del TCR di topo (Cromosoma 6)
Catena g del TCR di topo (Cromosoma 13)
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Sources of TCR diversity
*
* L’aggiunta di nucleotidi N (e P) avviene sia per la catena a che per la bUniversità di Roma Tor Vergata - Corso di Laurea in Scienze Biologiche - Immunologia Molecolare - dott. Claudio PIOLI - a.a. 2015/2016
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Localizzazione CDR in TCR
Catena b TCR
Catena a TCR
V C
CDR
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Correlazione tra diversi stadi di differenziamento e riarrangiamento catene TCRab
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Espressione di proteinenel corso del differenziamento
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Espressione di proteinenel corso del differenziamento
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Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab
DN3
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Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab
DN3
DN3
DP
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• La catene b è associata alla catena invariante pre-Ta
• Pre-TCR è associato alle proteine z e al complesso CD3 (presenti anche in TCR maturo)
• Inibizione di ulteriori riarrangiamenti catena b(esclusione allelica)
• Sopravvivenza e stimolazione proliferazione cellule pre-T
• Stimolazione riarrangiamento catena a
• Espressione CD4 e CD8
Stadi del riarrangiamento in cellule T con TCRab
DP
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Selezione positiva: le cellule il cui TCR riconosce un complesso Ag-MHC
ricevono un segnale di sopravvivenza edifferenziano in singole positive per CD4 o CD8
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Selezione positiva: le cellule il cui TCR non riconosce un complesso Ag-MHC
non ricevono un segnale di sopravvivenza emuoiono per apoptosi
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• La maggior parte dei dei timociti muore per apoptosi nel timo.
• Le cellule apoptotiche sono immediatamente rimosse dai macrofagi
In rosso: cellule in apoptosiIn blu: macrofagi
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Figure 7-32 part 1 of 2
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Selezione negativa: le cellule il cui TCR riconosce
un complesso Ag-MHC con elevata affinitàmuoiono per apoptosi
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CD4
CD8
DPDN1
CD44hiCD25-
DN2
CD44+CD25+
DN3
CD44-CD25+
DN4
CD44-CD25-
CD4- CD8-
Linfociti con recettoreper antigene di tipo gd
Linfociti con recettoreper antigene di tipo ab
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