T bunkové receptory. T-bunkový receptor. Štruktúra, funkcie. Aktívne centrum. Interakcia tymocytov s nelymfoidnými bunkami týmusu

Hlavnou úlohou T-lymfocytov je rozpoznávanie cudzích alebo zmenených vlastných antigénov ako súčasti komplexu s molekulami MHC. Ak sú na povrchu ich buniek prítomné cudzie alebo zmenené molekuly, T-lymfocyt spustí ich deštrukciu.

Na rozdiel od B lymfocytov, T lymfocyty neprodukujú rozpustné formy molekúl rozpoznávajúcich antigén. Navyše väčšina T-lymfocytov nie je schopná rozpoznať a viazať rozpustné antigény.

Na to, aby T-lymfocyt „obrátil svoju pozornosť na antigén“, musia iné bunky nejakým spôsobom „preniesť“ antigén cez seba a vystaviť ho na svojej membráne v kombinácii s MHC-I alebo MHC-II. Ide o fenomén prezentácie antigénu T-lymfocytom. Rozpoznanie takéhoto komplexu T-lymfocytom je dvojité rozpoznanie alebo MHC obmedzenie T-lymfocytov.

ANTIGÉN ROZPOZNÁVAJÚCI RECEPTOR T-LYMFOCYTU

Antigén rozpoznávajúce receptory T-buniek – TCR pozostávajú z reťazcov patriacich do superrodiny imunoglobulínov (pozri obr. 5-1). Antigén rozpoznávajúce miesto TCR vyčnievajúce nad povrch bunky je heterodimér, t.j. pozostáva z dvoch rôznych polypeptidových reťazcov. Sú známe dva varianty TCR, označované ako αβTCR a γδTCR. Tieto varianty sa líšia v zložení polypeptidových reťazcov miesta rozpoznávajúceho antigén. Každý T-lymfocyt exprimuje iba 1 variant receptora. αβT bunky boli objavené skôr a študované podrobnejšie ako γδT lymfocyty. V tomto ohľade je vhodnejšie opísať štruktúru receptora T-lymfocytov rozpoznávajúceho antigén pomocou príkladu αβTCR. Transmembránový komplex TCR pozostáva z 8 polypeptidov

Ryža. 6-1. Schéma T-bunkového receptora a príbuzných molekúl

reťazcov (heterodimér α- a β-reťazcov samotného TCR, dva pomocné ζ reťazce, ako aj jeden heterodimér ε/δ- a ε/γ-reťazcov molekuly CD3) (obr. 6-1).

. Transmembránové reťazceα a β TCR. Ide o 2 polypeptidové reťazce približne rovnakej veľkosti -α (molekulová hmotnosť 40-60 kDa, kyslý glykoproteín) aβ (molekulová hmotnosť 40-50 kDa, neutrálny alebo zásaditý glykoproteín). Každý z týchto reťazcov obsahuje 2 glykozylované domény v extracelulárnej časti receptora, hydrofóbnu (kladne nabitú vďaka lyzínovým a arginínovým zvyškom) transmembránovú časť a krátku (5-12 aminokyselinových zvyškov) cytoplazmatickú oblasť. Extracelulárne časti oboch reťazcov sú spojené jednou disulfidovou väzbou.

- V-región. Vonkajšie extracelulárne (distálne) domény oboch reťazcov majú variabilné zloženie aminokyselín. Sú homológne s V oblasťou imunoglobulínových molekúl a tvoria V oblasť TCR. Sú to V-oblasti α- a β-reťazcov, ktoré sa viažu na MHC-peptidový komplex.

-C-región. Proximálne domény oboch reťazcov sú homológne s konštantnými oblasťami imunoglobulínov; toto sú C-regióny TCR.

Krátka cytoplazmatická oblasť (a- aj β-reťazce) nemôže nezávisle zabezpečiť prenos signálu do bunky. Na to slúži 6 ďalších polypeptidových reťazcov: γ, 5, 2ε a 2ζ.

.CD3 komplex. reťazeγ, δ, ε navzájom tvoria heterodiméry.γε a δε (spoločne označovaný ako komplex CD3). Tento komplex je potrebný na vyjadrenieα- a β-reťazcov, ich stabilizácia a prenos signálu do bunky. Tento komplex pozostáva z extracelulárnej, transmembránovej (negatívne nabitej, a preto elektrostaticky spojenej s transmembránovými oblasťamiα- a β-reťazce) a cytoplazmatické časti. Je dôležité nezamieňať reťazce komplexu CD3 sγ 5-reťazce TCR diméru.

.ζ - Reťaze navzájom spojené disulfidovým mostíkom. Väčšina týchto reťazcov sa nachádza v cytoplazme. ζ-reťazce vedú signál vo vnútri bunky.

.ITAM sekvencie. Cytoplazmatické oblasti polypeptidových reťazcovγ, 5, ε a ζ obsahuje 10 ITAM sekvencií (1 sekvencia v každejγ-, ε- a δ-reťazce a 3 - v každom ζ-reťazci), interagujúce s Fyn - cytosolickou tyrozínkinázou, ktorej aktivácia iniciuje nástup biochemických reakcií na vedenie signálu (pozri obr. 6-1).

Väzba antigénu zahŕňa iónové, vodíkové, van der Waalsove a hydrofóbne sily; konformácia receptora sa v tomto prípade výrazne mení. Teoreticky je každý TCR schopný viazať približne 105 rôznych antigénov, nielen príbuzných v štruktúre (skrížene reagujúce), ale tiež nie homológnych v štruktúre. V skutočnosti je však polyšpecifickosť TCR obmedzená na rozpoznanie iba niekoľkých štruktúrne podobných antigénnych peptidov. Štrukturálnym základom tohto javu je vlastnosť súčasného TCR rozpoznania komplexu MHC-peptid.

Koreceptorové molekuly CD4 a CD8

Okrem samotného TCR každý zrelý T-lymfocyt exprimuje jednu z takzvaných koreceptorových molekúl, CD4 alebo CD8, ktoré tiež interagujú s molekulami MHC na APC alebo cieľových bunkách. Každý z nich má pridruženú cytoplazmatickú oblasť

s tyrozínkinázou Lck a pravdepodobne prispieva k prenosu signálu do bunky počas rozpoznávania antigénu.

.CD4(β2-doména) molekuly MHC-II (patrí do superrodiny imunoglobulínov, pozri obr. 5-1, b). CD4 má molekulovú hmotnosť 55 kDa a 4 domény v extracelulárnej časti. Keď je aktivovaný T-lymfocyt, jedna molekula TCR je "obsluhovaná" 2 molekulami CD4: pravdepodobne dochádza k dimerizácii molekúl CD4.

.CD8 spojené s invariantnou časťou(α3-doména) molekuly MHC-I (patrí do superrodiny imunoglobulínov, pozri obr. 5-1, a). CD8 - heterodimér reťazcaα a β, spojené disulfidovou väzbou. V niektorých prípadoch sa nájde dvojreťazcový a-reťazcový homodimér, ktorý môže tiež interagovať s MHC-I. V extracelulárnej časti má každý z reťazcov jednu doménu podobnú imunoglobulínu.

Gény receptorov T buniek

Gény α-, β-, γ- a δ-reťazce (obr. 6-2, pozri aj obr. 5-4) sú homológne s imunoglobulínovými génmi a pri diferenciácii T-lymfocytov prechádzajú DNA rekombináciou, čo teoreticky zabezpečuje tvorbu cca. 10 16 -10 18 variant receptorov viažucich antigén (v skutočnosti je táto diverzita obmedzená počtom lymfocytov v tele na 109).

.Gény a-reťazca majú ~54 V-segmentov, 61 J-segmentov a 1 C-segment.

.Gény β-reťazca obsahujú ~65 V-segmentov, 2 D-segmenty, 13 J-segmentov a 2 C-segmenty.

.ô-reťazcové gény. Medzi V- a J-segmentmi α-reťazca sú gény pre D-(3), J-(4) a C-(1) segmenty ô-reťazcaγ δTCR. V segmenty ô reťazca sú "vložené" medzi V segmenty a reťazca.

.γ-reťazcové gény γ δTCR majú 2 C segmenty, 3 J segmenty pred prvým C segmentom a 2 J segmenty pred druhým C segmentom, 15 V segmenty.

Preskupenie génov

.K rekombinácii DNA dochádza vtedy, keď sa V-, D- a J-segmenty spoja a je katalyzovaná rovnakým komplexom rekombináz ako pri diferenciácii B-lymfocytov.

.Po preskupení VJ v génoch α-reťazca a VDJ v génoch β-reťazca, ako aj po pridaní nekódovaných N- a P-nukleotidov do DNA

Ryža. 6-2. Gény α- a β-reťazcov receptora rozpoznávajúceho antigén ľudských T-lymfocytov

RNA sa prepisuje. Asociácia s C-segmentom a odstránenie extra (nepoužitých) J-segmentov nastáva počas zostrihu primárneho transkriptu.

.Gény α-reťazca sa môžu opakovane preusporiadať, keď sú gény β-reťazca už správne preusporiadané a exprimované. To je dôvod, prečo existuje určitá možnosť, že jedna bunka môže niesť viac ako jeden variant TCR.

.Gény TCR nepodliehajú somatickej hypermutagenéze.

PRENOS SIGNÁLU Z ANTIGÉNOVÝCH ROZPOZNÁVAJÚCICH RECEPTOROV LYMFOCYTOV

TCR a BCR majú množstvo spoločných vzorov registrácie a prenosu aktivačných signálov do bunky (pozri obr. 5-11).

. Klastrovanie receptorov. Na aktiváciu lymfocytu je nevyhnutné zoskupenie receptorov rozpoznávajúcich antigén a koreceptorov, t.j. „sieťovanie“ viacerých receptorov s jedným antigénom.

. Tyrozínkinázy. Procesy fosforylácie/defosforylácie proteínov na tyrozínovom zvyšku pôsobením tyrozínkináz a tyrozínfosfatáz zohrávajú významnú úlohu pri prenose signálu,

čo vedie k aktivácii alebo inaktivácii týchto proteínov. Tieto procesy sú ľahko reverzibilné a „pohodlné“ pre rýchle a flexibilné reakcie buniek na vonkajšie signály.

. Src kinázy. Sekvencie ITAM bohaté na tyrozín cytoplazmatických oblastí imunoreceptorov sú fosforylované pôsobením nereceptorových (cytoplazmatických) tyrozínkináz rodiny Src (Fyn, Blk, Lyn v B-lymfocytoch, Lck a Fyn v T-lymfocytoch).

. kinázy ZAP-70(v T-lymfocytoch) príp Syk(v B-lymfocytoch), viažu sa na fosforylované ITAM sekvencie, aktivujú sa a začnú fosforylovať adaptorové proteíny: LAT (Linker pre aktiváciu T buniek)(ZAP-70 kináza), SLP-76 (ZAP-70 kináza) alebo SLP-65 (Syk kináza).

. Prijímajú sa adaptérové ​​proteíny fosfoinozitid-3-kináza(PI3K). Táto kináza následne aktivuje serín/treonín proteínkinázu Akt, čo spôsobuje zvýšenie biosyntézy proteínov, čo podporuje zrýchlený rast buniek.

. Fosfolipáza Cγ (pozri obr. 4-8). Kinázy rodiny Tec (Btk – v B-lymfocytoch, Itk – v T-lymfocytoch) viažu adaptorové proteíny a aktivujú fosfolipázu Cγ (PLCγ ).

PLCγ štiepi fosfatidylinozitoldifosfát (PIP 2) bunkovej membrány na inozitol-1,4,5-trifosfát (IP 3) a diacylglycerol

(DAG).

DAG zostáva v membráne a aktivuje proteínkinázu C (PKC), serín/treonínkinázu, ktorá aktivuje evolučne „starobylý“ transkripčný faktor NFκB.

IP 3 sa viaže na svoj receptor v endoplazmatickom retikule a uvoľňuje ióny vápnika z depa do cytosolu.

Voľný vápnik aktivuje proteíny viažuce vápnik – kalmodulín, ktorý reguluje aktivitu radu ďalších proteínov a kalcineurín, ktorý defosforyluje a tým aktivuje jadrový faktor aktivovaných T-lymfocytov NFAT (Nukleárny faktor aktivovaných T buniek).

. Ras a iné malé G proteíny v neaktívnom stave sú spojené s GDP, ale adaptorové proteíny nahrádzajú GTP, čo prevádza Ras do aktívneho stavu.

Ras má svoju vlastnú aktivitu GTPázy a rýchlo odštiepuje tretí fosfát, čím sa vracia do neaktívneho stavu (samo-inaktivácia).

V stave krátkodobej aktivácie má Ras čas na aktiváciu ďalšej kaskády kináz nazývanej MAPK (mitogénom aktivovaná proteínkináza), ktoré v konečnom dôsledku aktivujú transkripčný faktor AP-1 v bunkovom jadre. Na obr. 6-3 schematicky znázorňujú hlavné signálne dráhy s TCR. Aktivačný signál sa zapne, keď sa TCR naviaže na ligand (komplex MHC-peptid) za účasti koreceptora (CD4 alebo CD8) a kostimulačnej molekuly CD28. To vedie k aktivácii Fyn a Lck kináz. Oblasti ITAM v cytoplazmatických častiach CD3 polypeptidových reťazcov sú označené červenou farbou. Je ukázaná úloha Src-kináz spojených s receptorom pri fosforylácii proteínov, receptorových aj signálnych. Pozornosť sa venuje extrémne širokému spektru účinkov Lck kinázy spojenej s koreceptormi; úloha Fyn kinázy bola stanovená s menšou istotou (odráža sa v nespojitom charaktere línií).

Ryža. 6-3. Zdroje a smer spúšťania aktivačných signálov pri stimulácii T-lymfocytov. Označenie: ZAP-70 (ζ - pridružená proteínkináza, hovoria hmotnosť 70 kDa) - proteín kináza p70 spojená s reťazcom zta; PLCy (fosfolipáza Cγ ) - fosfolipáza C, izoforma y; PI3K (fosfatidylinozitol 3-kináza)- fosfatidylinozitol 3-kináza; Lck, Fyn-tyrozínkinázy; LAT, Grb, SLP, GADD, Vav - adaptorové proteíny

Tyrozínkináza ZAP-70 hrá kľúčovú úlohu pri sprostredkovaní medzi receptorovými kinázami a adaptorovými molekulami a enzýmami. Aktivuje (prostredníctvom fosforylácie) adaptorové molekuly SLP-76 a LAT a ten prenáša aktivačný signál na ďalšie adaptorové proteíny GADD, GRB a aktivuje γ-izoformu fosfolipázy C (PLCy). Až do tohto štádia sa na prenose signálu podieľajú iba faktory spojené s bunkovou membránou. Dôležitým príspevkom k aktivácii signálnych dráh je kostimulačná molekula CD28, ktorá svoje pôsobenie realizuje prostredníctvom asociovanej lipidovej kinázy PI3K. (fosfatidylinozitol 3-kináza). Hlavným cieľom PI3K kinázy je faktor Vav spojený s cytoskeletom.

V dôsledku tvorby signálu a jeho prenosu z T-bunkového receptora do jadra vznikajú 3 transkripčné faktory - NFAT, AP-1 a NF-kB, ktoré indukujú expresiu génov riadiacich proces aktivácie T-lymfocytov. (Obr. 6-4). Tvorba NFAT vedie k signálnej dráhe, ktorá je nezávislá od kostimulácie, ktorá je zapnutá v dôsledku aktivácie fosfolipázy C a je realizovaná za účasti iónov

Ryža. 6-4. Schéma signálnych dráh počas aktivácie T-buniek. NFAT (Jadrový faktor aktivovaných T buniek), AP-1 (aktivačný proteín-1), NF-KB (Jadrový faktordo - gén B buniek)- transkripčné faktory

Ca 2+. Táto dráha spôsobuje aktiváciu kalcineurínu, ktorý má fosfatázovú aktivitu a defosforyluje cytosolický faktor NFAT-P. Vďaka tomu NFAT-P získava schopnosť migrovať do jadra a viazať sa na promótory aktivačných génov. Faktor AP-1 vzniká ako heterodimér c-Fos a c-Jun proteínov, ktorých tvorba je indukovaná aktiváciou zodpovedajúcich génov pod vplyvom faktorov vyplývajúcich z implementácie troch zložiek MAP kaskády. . Tieto dráhy zapínajú krátke GTP-viažuce proteíny Ras a Rac. Významný príspevok k implementácii MAP kaskády tvoria signály, ktoré závisia od kostimulácie prostredníctvom molekuly CD28. Je známe, že tretí transkripčný faktor, NF-kB, je hlavným transkripčným faktorom vrodených imunitných buniek. Aktivuje sa štiepením blokujúcej podjednotky IkB kinázou IKK, ktorá sa aktivuje v T bunkách počas transdukcie signálu závislej od izoformy proteínkinázy C (PKC9). Hlavný príspevok k aktivácii tejto signálnej dráhy tvoria kostimulačné signály z CD28. Vytvorené transkripčné faktory, ktoré sa dostali do kontaktu s promótorovými oblasťami génov, indukujú ich expresiu. Génová expresia je obzvlášť dôležitá pre počiatočné štádiá reakcie T buniek na stimuláciu. IL2 a IL2R, ktorý spôsobuje produkciu rastového faktora T-buniek IL-2 a expresiu jeho vysokoafinitného receptora na T-lymfocytoch. Výsledkom je, že IL-2 pôsobí ako autokrinný rastový faktor, ktorý určuje proliferatívnu expanziu klonov T-buniek zapojených do reakcie na antigén.

DIFERENCIÁCIA T-LYMFOCYTOV

Identifikácia štádií vývoja T-lymfocytov je založená na stave receptorových V-génov a expresie TCR, ako aj koreceptorov a iných membránových molekúl. Schéma diferenciácie T-lymfocytov (obr. 6-5) je podobná vyššie uvedenej schéme vývoja B-lymfocytov (pozri obr. 5-13). Prezentované sú kľúčové charakteristiky fenotypu a rastových faktorov vyvíjajúcich sa T buniek. Akceptované označenia štádií vývoja T-buniek sú určené expresiou koreceptorov: DN (od r. dvojitý zápor, CD4CD8) - dvojitý negatívny, DP (od dvojité pozitívne, CD4 + CD8 +) - dvojitý pozitívny, SP (od jedno-pozitívny, CD4 + CD8 - a CD4CD8 +) - jeden pozitívny. Rozdelenie DNtymocytov do štádií DN1, DN2, DN3 a DN4 je založené na povahe

Ryža. 6-5. Vývoj T-lymfocytov

expresia molekúl CD44 a CD25. Ďalšie symboly: SCF (od Faktor kmeňových buniek- faktor kmeňových buniek, lo (nízka; indexová značka) - nízka úroveň expresie. Štádiá preusporiadania: D-J - predbežné štádium, spojenie segmentov D a J (len v génoch β- a δ-reťazcov TCR, pozri obr. 6-2), V-DJ - konečné štádium, spojenie zárodočného V-génu s kombinovaným DJ segmentom .

.Tymocyty sa diferencujú zo spoločnej progenitorovej bunky, ktorá mimo týmusu exprimuje také membránové markery ako CD7, CD2, CD34 a cytoplazmatickú formu CD3.

.Progenitorové bunky oddané diferenciácii na T-lymfocyty migrujú z kostnej drene do subkapsulárnej zóny kôry týmusu, kde pomaly proliferujú približne jeden týždeň. Na tymocytoch sa objavujú nové membránové molekuly CD44 a CD25.

.Potom sa bunky presunú hlboko do kôry týmusu, molekuly CD44 a CD25 z ich membrány zmiznú. V tomto štádiu prebieha preskupenie génov β-, γ- a ô-reťazce TCR. Ak gényγ- a δ-reťazce sú produktívne, t.j. bez posunu rámca sa preusporiadajú skôr ako gény β-reťazca, potom sa lymfocyt diferencuje ďalej akoγ δT. V opačnom prípade je p-reťazec exprimovaný na membráne v komplexe s pTα (invariantný náhradný reťazec, ktorý v tomto štádiu nahrádza skutočný a-reťazec) a CD3. Slúži

signál na zastavenie preskupovania génov γ- a δ-reťazcov. Bunky začnú proliferovať a exprimovať CD4 aj CD8 - dvojaký pozitívny tymocyty. Súčasne sa hromadí masa buniek s už pripraveným β-reťazcom, ale s ešte nepreskupenými génmi α-reťazca, čo prispieva k diverzite αβ-heterodimérov.

.V ďalšom štádiu sa bunky prestanú deliť a začnú preskupovať gény Vα niekoľkokrát v priebehu 3–4 dní. Preskupenie génov a-reťazca vedie k ireverzibilnej delécii ô-lokusu umiestneného medzi segmentmi génov a-reťazca.

.TCR sa exprimuje s každou novou verziou α-reťazca a selekciou (selekciou) tymocytov podľa sily väzby na komplex MHC-peptid na membránach buniek epitelu týmusu.

Pozitívna selekcia: tymocyty, ktoré neviažu žiadny z dostupných komplexov MHC-peptid odumierajú. V dôsledku pozitívnej selekcie odumiera asi 90 % tymocytov v týmuse.

Negatívna selekcia eliminuje klony tymocytov, ktoré viažu komplexy MHC-peptid s príliš vysokou afinitou. Negatívna selekcia eliminuje 10 až 70 % pozitívne vybraných buniek.

Tymocyty, ktoré majú naviazaný niektorý z komplexov MHC-peptid so správnym, t.j. stredne silné, afinitné, dostanú signál na prežitie a pokračujú v diferenciácii.

.Na krátky čas zmiznú obe molekuly koreceptora z membrány tymocytov a potom sa exprimuje jedna z nich: tymocyty, ktoré rozpoznávajú peptid v komplexe s MHC-I, exprimujú koreceptor CD8 a s MHC-II koreceptor CD4. V súlade s tým do periférie vstupujú dva typy T-lymfocytov (v pomere približne 2:1): CD8+ a CD4+, ktorých funkcie v nadchádzajúcich imunitných odpovediach sú odlišné.

-CD8+ T bunky plnia úlohu cytotoxických T-lymfocytov (CTL) – rozpoznávajú a priamo zabíjajú bunky modifikované vírusom, nádorové a iné „pozmenené“ bunky (obr. 6-6).

-CD4+ T bunky. Funkčná špecializácia CD4 + T-lymfocytov je rôznorodejšia. Významná časť CD4+ T-lymfocytov sa počas vývoja imunitnej odpovede stáva T-pomocníkmi (pomocníkmi) interagujúcimi s B-lymfocytmi, T-lymfocytmi a inými bunkami počas

Ryža. 6-6. Mechanizmus účinku cytotoxického T-lymfocytu na cieľovú bunku. V T-killeri sa v reakcii na zvýšenie koncentrácie Ca 2+ granule s perforínom (fialové ovály) a granzýmy (žlté krúžky) spájajú s bunkovou membránou. Uvoľnený perforín je začlenený do membrány cieľovej bunky, po čom nasleduje tvorba pórov priepustných pre granzýmy, vodu a ióny. Výsledkom je lýza cieľovej bunky

priamym kontaktom alebo prostredníctvom rozpustných faktorov (cytokínov). V určitých prípadoch sa u nich môže vyvinúť CD4+ CTL: konkrétne sa takéto T-lymfocyty nachádzajú vo významných množstvách v koži pacientov s Lyellovým syndrómom.

Subpopulácie T-pomocníkov

Od konca 80. rokov XX storočia je zvykom izolovať 2 subpopulácie T-pomocníkov (v závislosti od toho, ktorý súbor cytokínov produkujú) - Th1 a Th2. V posledných rokoch sa spektrum subpopulácií CD4+ T buniek naďalej rozširuje. Boli nájdené subpopulácie ako Th17, T-regulátory, Tr1, Th3, Tfh atď.

Hlavné subpopulácie CD4+ T buniek:

. Th0- CD4+ T-lymfocyty v skorých štádiách rozvoja imunitnej odpovede produkujú len IL-2 (mitogén pre všetky lymfocyty).

.Št1- diferencovaná subpopulácia CD4 + T-lymfocytov, špecializovaná na produkciu IFN y, TNF p a IL-2. Táto subpopulácia reguluje mnohé bunkové imunitné reakcie, vrátane hypersenzitivity oneskoreného typu (DTH) a aktivácie CTL. Th1 navyše stimuluje produkciu opsonizujúcich IgG protilátok B-lymfocytmi, ktoré spúšťajú kaskádu aktivácie komplementu. Vznik nadmerného zápalu s následným poškodením tkaniva priamo súvisí s aktivitou Th1 subpopulácie.

.Št2- diferencovaná subpopulácia CD4 + T-lymfocytov, špecializujúca sa na produkciu IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 a IL-13. Táto subpopulácia sa podieľa na aktivácii B-lymfocytov a prispieva k sekrécii veľkého množstva protilátok rôznych tried, najmä IgE. Okrem toho sa subpopulácia Th2 podieľa na aktivácii eozinofilov a rozvoji alergických reakcií.

.Št17- subpopulácia CD4 + T-lymfocytov, špecializujúca sa na tvorbu IL-17. Tieto bunky vykonávajú antifungálnu a antimikrobiálnu ochranu epiteliálnych a slizničných bariér a tiež zohrávajú kľúčovú úlohu v patológii autoimunitných ochorení.

.T-regulátory- CD4+ T-lymfocyty, ktoré potláčajú aktivitu iných buniek imunitného systému prostredníctvom sekrécie imunosupresívnych cytokínov - IL-10 (inhibítor aktivity makrofágov a Th1-buniek) a TGFβ - inhibítor proliferácie lymfocytov. Inhibičný účinok možno dosiahnuť aj priamou medzibunkovou interakciou, keďže membrána niektorých T-regulátorov exprimuje induktory apoptózy aktivovaných a "vyčerpaných" lymfocytov - FasL (Fas-ligand). Existuje niekoľko populácií CD4+ regulačných T-lymfocytov: prirodzené (Treg), dozrievajúce v týmuse (CD4 + CD25 + , exprimujúce transkripčný faktor Foxp3) a indukované – lokalizované najmä v slizniciach tráviaceho traktu a presunuté na tzv. tvorba TGFp (Th3) alebo IL-10 (Tr1). Normálne fungovanie T-regulátorov je nevyhnutné na udržanie homeostázy imunitného systému a prevenciu rozvoja autoimunitných ochorení.

.Ďalšie pomocné populácie. Nedávno boli popísané stále nové populácie CD4 + T-lymfocytov, tř

klasifikované podľa typu cytokínu, ktorý prevažne produkujú. Takže, ako sa ukázalo, jednou z najdôležitejších populácií sú Tfh (z angl. folikulárny pomocník- folikulárny pomocník). Táto populácia CD4+ T-lymfocytov sa nachádza prevažne v lymfoidných folikuloch a pôsobí ako pomocník B-lymfocytov prostredníctvom produkcie IL-21, čo spôsobuje ich dozrievanie a terminálnu diferenciáciu na plazmatické bunky. Okrem IL-21 môže Tfh produkovať aj IL-6 a IL-10, ktoré sú nevyhnutné pre diferenciáciu B-lymfocytov. Porušenie funkcií tejto populácie vedie k rozvoju autoimunitných ochorení alebo imunodeficiencií. Ďalšou „novou“ populáciou sú Th9 – producenti IL-9. Zrejme ide o Th2, ktoré prešli na sekréciu IL-9, ktorý je schopný spôsobiť proliferáciu pomocných T-buniek v neprítomnosti antigénnej stimulácie, ako aj zvýšiť sekréciu IgM, IgG a IgE pomocou B. - lymfocyty.

Hlavné subpopulácie T-pomocníkov sú znázornené na obr. 6-7. Obrázok sumarizuje súčasné chápanie adaptívnych subpopulácií CD4+ T buniek, t.j. tvoriace sa subpopulácie -

Ryža. 6-7. Adaptívne subpopulácie CD4+ T buniek (cytokíny, diferenciačné faktory, chemokínové receptory)

počas imunitnej odpovede, a nie počas prirodzeného vývoja buniek. Pre všetky druhy T-pomocníkov sú uvedené induktory cytokínov (na šípkach vedúcich ku kruhom symbolizujúcim bunky), transkripčné faktory (vnútri kruhov), chemokínové receptory, ktoré riadia migráciu (v blízkosti čiar siahajúcich od „bunkového povrchu“), a produkovali cytokíny (v obdĺžnikoch, na ktoré ukazujú šípky vybiehajúce z kruhov).

Rozšírenie rodiny adaptívnych subpopulácií CD4+ T buniek si vyžiadalo vyriešenie otázky o povahe buniek, s ktorými tieto subpopulácie interagujú (komu poskytujú „pomoc“ v súlade s ich funkciou pomocníkov). Tieto zobrazenia sú znázornené na obr. 6-8. Poskytuje tiež spresnený pohľad na funkcie týchto subpopulácií (účasť na obrane proti určitým skupinám patogénov), ako aj na patologické dôsledky nerovnovážneho zvýšenia aktivity týchto buniek.

Ryža. 6-8. Adaptívne subpopulácie T buniek (partnerské bunky, fyziologické a patologické účinky)

γ δT-lymfocyty

Prevažná väčšina (99 %) T-lymfocytov podstupujúcich lymfopoézu v týmuse sú αβT bunky; menej ako 1 % - γδT bunky. Posledne menované sú väčšinou diferencované mimo týmusu, predovšetkým v slizniciach tráviaceho traktu. V koži, pľúcach, tráviacom a reprodukčnom trakte sú dominantnou subpopuláciou intraepitelových lymfocytov. Spomedzi všetkých T-lymfocytov v tele tvoria γδT bunky od 10 do 50 %. V embryogenéze sa γδT bunky objavujú pred αβT bunkami.

.γδ T bunky neexprimujú CD4. Molekula CD8 je exprimovaná na časti γδT buniek, ale nie ako ap heterodimér, ako na CD8+ apT bunkách, ale ako homodimér dvoch a reťazcov.

.Vlastnosti rozpoznávania antigénu: yδTCR sú podobnejšie imunoglobulínom ako αβTCR; sú schopné viazať natívne antigény nezávisle od klasických molekúl MHC - pre γδT bunky nie je potrebné alebo vôbec nevyžaduje predspracovanie APC antigénu.

.Rôznorodosťγδ TCR menej ako αβTCR alebo imunoglobulíny, hoci vo všeobecnosti sú γδT bunky schopné rozpoznať široké spektrum antigénov (hlavne fosfolipidové antigény mykobaktérií, sacharidy, proteíny tepelného šoku).

.Funkcieγδ T bunky ešte nie celkom pochopené, aj keď prevláda názor, že slúžia ako jeden zo spojovacích komponentov medzi vrodenou a získanou imunitou. γδT bunky sú jednou z prvých bariér pre patogény. Okrem toho tieto bunky sekréciou cytokínov hrajú dôležitú imunoregulačnú úlohu a sú schopné diferencovať sa na CTL.

NKT lymfocyty

Prirodzené zabíjačské T-bunky (NKT-bunky) predstavujú špeciálnu subpopuláciu lymfocytov, zaujímajúcu medzipolohu medzi bunkami vrodenej a adaptívnej imunity. Tieto bunky majú znaky NK aj T lymfocytov. NKT bunky exprimujú aβTCR a NK1.1 receptor charakteristický pre NK bunky, ktoré patria do superrodiny lektínových glykoproteínov typu C. Avšak TCR receptor NKT buniek sa významne líši od TCR receptora normálnych buniek. U myší väčšina NKT buniek exprimuje invariantnú V doménu a-reťazca pozostávajúcu z

segmenty Vα14-Jα18, niekedy označované ako Ja281. U ľudí pozostáva V doména a reťazca zo segmentov Va24-JaQ. U myší je a-reťazec invariantného TCR prevažne v komplexe s Vp8.2, u ľudí s Vp11. Vzhľadom na štrukturálne vlastnosti reťazcov TCR sa bunky NKT nazývajú invariantné - iTCR. Vývoj NKT buniek závisí od molekuly CD1d, ktorá je podobná molekulám MHC-I. Na rozdiel od klasických molekúl MHC-I, ktoré prezentujú peptidy T bunkám, CD1d predstavuje T bunkám iba glykolipidy. Hoci sa predpokladá, že pečeň je miestom vývoja buniek NKT, existujú silné dôkazy o úlohe týmusu v ich vývoji. NKT bunky hrajú dôležitú úlohu v regulácii imunity. U myší a ľudí s rôznymi autoimunitnými procesmi je funkčná aktivita NKT buniek vážne narušená. Neexistuje úplný obraz o význame takýchto porúch v patogenéze autoimunitných procesov. V niektorých autoimunitných procesoch môžu NKT bunky hrať supresorovú úlohu.

Okrem kontroly autoimunitných a alergických reakcií sa bunky NKT podieľajú na imunitnom dozore, čo spôsobuje odmietnutie nádoru so zvýšením funkčnej aktivity. Ich úloha v antimikrobiálnej ochrane je veľká, najmä v počiatočných štádiách vývoja infekčného procesu. NKT bunky sa podieľajú na rôznych zápalových infekčných procesoch, najmä pri vírusových léziách pečene. Vo všeobecnosti sú NKT bunky multifunkčnou populáciou lymfocytov, ktoré stále majú veľa vedeckých tajomstiev.

Na obr. 6-9 sumarizujú údaje o diferenciácii T-lymfocytov na funkčné subpopulácie. Uvádza sa niekoľko úrovní bifurkácie: γ δT/ αβT, potom pre αβT bunky - NKT/ iné T-lymfocyty, pre posledné - CD4 + /CD8 + , pre CD4 + T-bunky - Th/Treg, pre CD8 + T- lymfocyty - CD8αβ/CD8αα. Ukázané sú aj diferenciačné transkripčné faktory zodpovedné za všetky línie vývoja.

Ryža. 6-9. Prirodzené subpopulácie T-lymfocytov a ich diferenciačné faktory

Organizácia génov kódujúcich a- a (3-reťazce TCR) je v zásade homológna s organizáciou známou pre ľahké a ťažké reťazce imunoglobulínov. V-doména a-reťazca, podobne ako ľahký reťazec imunoglobulínov, je riadené len segmentmi V- a J-génu.zároveň tvorbu V-domény (3-reťazec, ako aj ťažký reťazec imunoglobulínov zabezpečuje kompletný súbor V-, D- , J- génové segmenty (obr. 3.14).
V genóme T-buniek je viac ako 100 V-génov pre a-reťazec

TCR, čo je dvaapolkrát menej ako množstvo známe pre ľahké reťazce imunoglobulínu. Každý takýto gén obsahuje dva exóny - jeden pre vedúcu (L) sekvenciu, ktorá chýba v zrelom a-reťazci, ale je v tomto reťazci prítomná v čase jeho transportu z endoplazmatického retikula na povrch bunky, a druhý - na kódovanie samotnej V-domény TCR. Existuje podstatne viac segmentov J-génu pre a-reťazec ako pre ľahký reťazec imunoglobulínov (50 oproti 4). Konštantná oblasť a-reťazca je riadená C-génom, ktorý zahŕňa samostatné exóny pre C-doménu, pánt a jeden spoločný exón pre transmembránové a koncové časti molekuly.
Počet V génov pre 3-vlákno je 30. Okrem toho existujú dva DJC klastre. Každý klaster obsahuje jeden D- a šesť J-génových segmentov. Funkčné rozdiely medzi klastrami nie sú známe. C gén pre |3- konštantná oblasť vlákna zahŕňa štyri exóny pre konštantnú, pántovú, transmembránovú a koncovú oblasť polypeptidu.
Procesy rekombinácie, transkripcie, zostrihu a translácie genetického materiálu pre a- a (3-reťazce počas tvorby TCR v T-bunkách sú podobné tým, ktoré zabezpečujú syntézu imunoglobulínov v B-bunkách.
Tak ako v prípade imunoglobulínov a imunoglobulínových receptorov, variabilita TCR závisí od náhodnej interakcie génových segmentov počas rekombinácie genetického materiálu kódujúceho V-domény: VJ pre i-reťazce a VDJ pre (3-reťazce. Výpočet V-domény variabilita TKR, ktorá sa vykonáva rovnakým spôsobom ako v prípade imunoglobulínov (pozri kap.

1. , vykazuje mimoriadne vysokú úroveň rozmanitosti týchto anti-

Ryža. 3.12. Získanie monoklonálnych protilátok špecifických pre „receptor rozpoznávajúci antigén T-buniek“.
V prvej fáze práce boli myši imunizované určitým antigénom (AG) použité na získanie celkovej, nediferencovanej populácie T-buniek obsahujúcej rôzne klony (čísla 1-6 na obr. 1). Druhý stupeň spočíval v izolácii jednotlivých klonov T buniek, medzi ktorými boli tie špecifické pre použitý antigén (na obrázku sú ako príklad znázornené štyri klony, z ktorých jeden, klon 3, reaguje špecificky s antigénom). Tretia etapa práce zahŕňala produkciu monoklonálnych protilátok (mAb) proti antigén-reaktívnemu klonu. Cieľom tohto kroku je získať monoklonálne protilátky schopné reagovať len s klonom použitým na imunizáciu. Súčasne skrížená reaktivita mAb indikuje všeobecnú špecificitu klonu reaktívneho s antigénom a neprimovaných klonov (horná tabuľka). Neprítomnosť krížovej reaktivity mAb indikuje prítomnosť špeciálnej špecificity v pozitívne reagujúcom primárnom klone, pravdepodobne receptor rozpoznávajúci antigén. Potvrdením tohto predpokladu je reakcia oneskorenia v interakcii mAb so zodpovedajúcim klonom v prítomnosti použitého antigénu (spodná tabuľka). Získanie mAb na antigén rozpoznávajúci receptor T-buniek vytvorilo podmienky pre jej plnohodnotné štúdium

Ryža. 3.13. Štruktúra Yantngetsrvsooamp;
Receptor na rozpoznávanie antigénu T-buniek (TCR) je heterodimér zložený z a- a p-reťazcov. Každý reťazec obsahuje dve domény: variabilnú (V) a konštantnú (C). Interagujúce domény Va a Ur tvoria miesto rozpoznávania antigénu TCR. Okrem hlavných V- a C-domén má štruktúra TCR pántovú oblasť s cysteínovým zvyškom, ktorý tvorí kovalentnú väzbu medzi a- a p-reťazcami, ako aj transmembránové a krátke chvostové oblasti.

štruktúry rozpoznávajúce gény (tabuľka 3.2). Napriek všeobecnej podobnosti organizácie a rekombinácie genetického materiálu pre imunoglobulíny a TCR je potrebné poznamenať aj niektoré znaky kontroly špecifickosti týchto molekúl.
Imunoglobulíny a 6-bunkové imunoglobulínové receptory rozpoznávajú natívne antigénne epitopy. V tomto smere majú jednotlivé časti centra rozpoznávajúceho antigén rovnaké šance na variabilitu. Situácia s TCR je trochu odlišná, pretože tento receptor rozpoznáva komplex antigénneho peptidu s molekulami MHC.
Diverzita TCR je do značnej miery spojená s treťou slučkou V-domény a, tvorenou treťou hypervariabilnou oblasťou - CDR3 (skrátene z angličtiny, „komplementarita určujúca oblasť“). Keď sa vytvorí centrum viažuce antigén, V-domény a- a 0-reťazcov CDR3 sa nachádzajú vo vnútornej časti tohto centra. Prvá a druhá slučka (CDR1 a CDR2, v tomto poradí) zaberajú perifériu centra. V takejto konštrukcii
na

Ryža. 3.14. Ortshnzatsp geoon, ovládanie a- a p-tsesh T-isshugo retsytgots.
Princíp reorganizácie génových segmentov, ktoré kontrolujú α- a β-cspi TCR, je rovnaký ako v prípade imunoglobulínov. Rozdiel je v tom, že lokus pre (3-vlákno má dva identické zhluky. Aký je funkčný význam tejto duplikácie, nie je známe.

Tabuľka 3.2
Variabilita v T-bunkových receptoroch v porovnaní s
imunoglobulínové receptory a imunoglobulíny

Existuje dobre definovaný biologický význam spojený s adaptáciou TCR na formu antigénu, s ktorým interaguje. Ako už bolo uvedené, antigénne peptidy vypĺňajú priestor (medzeru) vytvorený a-helikálnymi štruktúrami molekúl MHC a nachádzajú sa tak uprostred antigénneho komplexu peptid-MHC. Takýto komplex je charakterizovaný obrovskou rozmanitosťou antigénnych špecifík spojených s peptidmi a obmedzenou rozmanitosťou, ktorá je vlastná molekulám MHC. V súvislosti s takouto organizáciou imunogénneho komplexu by sa mala očakávať zvýšená variabilita CDR3 a nižšia variabilita CDR1 a CDR2. Štúdium genetickej organizácie génov pre TCR potvrdzuje tento názor. TCR má teda výrazne menší počet V-génov, ktoré určujú špecificitu CDR1 a CDR2 v porovnaní s imunoglobulínmi, ale zároveň má zvýšený počet J-segmentov zapojených do kódovania CDR3 (pozri tabuľku 3.2). Na obr. 3.15 je zjednodušený diagram znázorňujúci interakciu SOYU s peptidom a CDR1 a CDR2 s a-helikálnou sekvenciou molekúl MHC.

Štúdium procesu rozpoznávania antigénu B-bunkami nespôsobilo žiadne špeciálne experimentálne komplikácie. Jednoduchosť detekcie membránového imunoglobulínu v tomto type buniek poskytla základ pre podrobnú analýzu fenoménu v rukách výskumníkov. Zároveň hľadanie podobných štruktúr v T bunkách narazilo na určité ťažkosti. Použitie rovnakých experimentálnych prístupov, ktoré boli použité pri štúdiu antigénových receptorov v B bunkách, neviedlo k pozitívnym výsledkom. Prvé kroky k riešeniu problému sa, napodiv, neuskutočnili v molekulárnej imunológii, ale v bunkovej – v experimentoch s geneticky odlišnými bunkami interagujúcimi in vitro.

Spočiatku sa v hypotetickej, na základe bunkovej fenomenológie a následne v experimentálne dobre zdokumentovanej forme pomocou metód molekulárnej biológie zistilo, že T-bunkový receptor nerozpoznáva cudzí antigén sám, ale jeho komplex s proteínmi riadenými tzv. hlavný histokompatibilný komplex (MHC).
Hlavný dôkaz dvojitého rozpoznávania: Molekuly MHC I. a II. triedy a ich asociovaný antigénny peptid získali R. Zinkernagel a P. Docherty. Výskum týchto vedcov bol ocenený Nobelovou cenou za medicínu za rok 1997.

Štruktúra receptorov rozpoznávajúcich antigén T-buniek
Sú známe dva typy receptorov rozpoznávajúcich antigén T-buniek: TCRaB a TCRyb (z angličtiny - T cell receptor, TCR). Ten je exprimovaný na menšej subpopulácii T buniek (Tyb), ktoré sú v malom počte prítomné v týmuse a na periférii – v slezine a krvi. V ontogenéze predchádzajú T-bunkám s TCRaB (TaB). Ich dozrievanie nevyžaduje týmus, sú schopné samoreprodukcie, podieľajú sa na antibakteriálnej ochrane, reagujú na sacharidové zložky. Tyb fylogeneticky predchádzal TaB.

Pokusy detegovať TCR pomocou anti-imunoglobulínových protilátok, ako sa to uskutočnilo pri hľadaní štruktúr rozpoznávajúcich antigén v B bunkách, boli neúspešné.
TCR bol identifikovaný iba pomocou monoklonálnych protilátok (mAb) a klonovaných T bunkových línií. Niektoré klonovo špecifické mAb reagovali iba s klonmi izolovanými z predtým imunizovaných zvierat. Zavedenie takýchto klonov do kultúry, zodpovedajúce špecificite mAb, potlačilo schopnosť klonovaných T buniek rozpoznať antigén použitý na imunizáciu. Prítomnosť takýchto antigén-špecifických mAb poskytla kompletnú štúdiu štruktúr T-buniek rozpoznávajúcich antigén.

Každá funkčne zrelá T bunka má približne 3 104 TCR. Ide o heterodimér vytvorený pre väčšinu buniek z oc- a (3-reťazcov, kovalentne spojené navzájom cysteínovým mostíkom. Každý reťazec pozostáva z variabilnej V-domény a konštantnej C-domény, homológnej s príslušnými doménami Štruktúra TCR tiež zahŕňa pántovú doménu s cysteínovým zvyškom, ktorý tvorí disulfidový mostík, ktorý spája a- a b-reťazce do jednej molekuly.
Na bunkovej membráne je TCR držaný hydrofóbnou transmembránovou sekvenciou aminokyselinových zvyškov. Charakteristickým znakom transmembránovej domény je prítomnosť kladne nabitých aminokyselinových zvyškov v nej. Každý reťazec končí krátkym cytoplazmatickým chvostom ponoreným do cytoplazmy. Existujúce štrukturálne rozdiely medzi TCRu BCR nemožno považovať za rozhodujúce, pretože hlavná vlastnosť - konštrukcia aktívneho miesta rozpoznávajúceho antigén v dôsledku procesov rekombinácie a interakcie dvoch V-domén - zostáva spoločná.

Genetická kontrola štruktúry receptora T-bunkového antigénu
Organizácia génov kódujúcich a- a B-reťazce TCR je v podstate homológna s organizáciou známou pre ľahké a ťažké reťazce imunoglobulínov. V doména oc reťazca, podobne ako ľahký reťazec imunoglobulínov, je riadená iba V a J génovými segmentmi. Zároveň tvorbu V-domény B-reťazca, ako aj ťažkého reťazca imunoglobulínov, zabezpečuje kompletný súbor V-, D-, J-génových segmentov.

V genóme T buniek je viac ako 100 TCR a-reťazcových V génov, čo je dvaapolkrát menej ako počet známy pre imunoglobulínové ľahké reťazce.
Každý takýto gén obsahuje dva exóny – jeden pre vedúcu (L) sekvenciu, ktorá chýba v zrelom α-reťazci, ale je v tomto reťazci prítomná v čase jeho transportu z endoplazmatického retikula na povrch bunky, a druhý pre kódovanie samotnej V-domény TCR. Existuje podstatne viac segmentov J-génu pre a-reťazec ako pre ľahký reťazec imunoglobulínov (100 oproti 4). Konštantná oblasť a-reťazca je riadená C-génom, ktorý zahŕňa samostatné exóny pre C-doménu a pánt a jeden spoločný exón pre transmembránové a koncové časti molekuly.

Počet V génov pre B reťazec je 30. Okrem toho existujú dva klastre DJC. Každý klaster obsahuje jeden D a šesť aktívnych J génových segmentov. Funkčné rozdiely medzi klastrami nie sú známe. C gén pre konštantnú oblasť B reťazca zahŕňa štyri exóny pre konštantnú, pántovú, transmembránovú a koncovú oblasť polypeptidu. Procesy rekombinácie, transkripcie, zostrihu a translácie genetického materiálu pre a- a P-reťazce počas tvorby TCR v T-bunkách sú podobné tým, ktoré zabezpečujú syntézu imunoglobulínov v B-bunkách.

Tak ako v prípade imunoglobulínov a imunoglobulínových receptorov, variabilita TCR závisí od náhodnej interakcie génových segmentov počas rekombinácie genetického materiálu kódujúceho V-domény: VJ pre a-reťazce a VDJ pre B-reťazce, ako aj z dôvodu ďalšie zmeny, ktoré, ako v prípade BCR, sprevádzajú rekombináciu. Výnimkou je absencia somatickej mutagenézy v génoch V. Výpočet variability V-domén TCR, ktorý sa uskutočňuje rovnakým spôsobom ako v prípade imunoglobulínov, ukazuje mimoriadne vysokú úroveň diverzity týchto štruktúr rozpoznávajúcich antigén. Len prítomnosť nerekombinovaných segmentov V-, D- a J-génu v genóme teda poskytuje potenciálne (bez zohľadnenia modifikácií počas reorganizácie) 2,8 106 variantov.

Imunoglobulíny a imunoglobulínové receptory na B bunkách rozpoznávajú natívne antigénne epitopy. V tomto smere majú jednotlivé časti centra rozpoznávajúceho antigén rovnaké šance na variabilitu. Situácia s TCR je trochu odlišná, pretože tento receptor rozpoznáva komplex antigénneho peptidu s molekulami MHC.

Diverzita TCR je do značnej miery spojená s treťou slučkou V-domény, tvorenou treťou hypervariabilnou oblasťou – CDR3 (z angličtiny – komplementaritu určujúca oblasť). Počas tvorby centra viažuceho antigén sa CDR3 nachádzajú v jeho vnútornej časti. Prvá a druhá slučka - CDR1 a CDR2 - zaberajú perifériu centra, resp. Táto konformačná konštrukcia má celkom jasný biologický význam spojený s adaptáciou TCR na formu imunogénu, s ktorým interaguje. Antigénne peptidy vypĺňajú priestor (medzeru) tvorený a-helikálnymi štruktúrami molekúl MHC a ocitnú sa tak uprostred komplexu antigénny peptid: MHC. Takýto komplex je charakterizovaný obrovskou rozmanitosťou antigénnych špecifík spojených s peptidmi a obmedzenou rozmanitosťou, ktorá je vlastná molekulám MHC. V súvislosti s takouto organizáciou imunogénneho komplexu by sa mala očakávať zvýšená variabilita CDR3 a nižšia variabilita CDR1 a CDR2. Štúdium genetickej organizácie génov pre TCR potvrdzuje tento názor. TCR má teda výrazne nižší počet V-génov, ktoré určujú špecificitu CDR1 a CDR2 v porovnaní s imunoglobulínmi, ale zároveň zvýšený počet J-cermov zapojených do kódovania CDR3. Receptory rozpoznávajúce antigén a príbuzné proteíny v proces aktivácie T-buniek

TCR, podobne ako imunoglobulín rozpoznávajúci antigén B-bunkovej membrány, má veľmi krátky cytoplazmatický koniec. V tomto ohľade sa signál z interakcie TCR s komplexom peptid: MHC nemôže preniesť do bunky. Transmisívnu funkciu vykonávajú invariantné proteíny s nízkou molekulovou hmotnosťou spojené s TCR, ktoré sa súhrnne nazývajú CD3. Komplex CD3 zahŕňa päť proteínov: proteíny CD3y, CD3b a CD3e sú prítomné na bunkovom povrchu a majú určitú homológiu s imunoglobulínmi; cytoplazmatické proteíny CD3? a CD3n nezdieľajú túto homológiu.

Proteíny homológne s imunoglobulínmi sú exprimované na bunkovom povrchu ako heterodiméry CD3e6 a CD3ey, ktorých asociácia s TCR je sprostredkovaná elektrostatickou príťažlivosťou. Záporne nabité transmembránové oblasti reťazcov CD3 interagujú s čistými pozitívne nabitými transmembránovými oblasťami TCR. Prítomnosť dlhého chvosta im umožňuje interakciu s cytoplazmatickými transduktorovými proteínmi po prijatí antigénneho signálu.

Dva ďalšie polypeptidy, CD3t a CD3n, sú tiež zahrnuté v komplexe ako CC alebo Cn diméry Približne 80 % TCR je asociovaných s homodimérom a iba 20 % s heterodimérom. Funkčné rozdiely medzi nimi nie sú známe. Hlavná doména týchto proteínov sa na rozdiel od iných POP proteínov nachádza v cytoplazme. Je to hlava a nie chvost, časť C a n, ktorá interaguje s transduktorovými proteínmi v cytoplazme.

Okrem funkcie prenosu signálu sú proteíny CD3 zodpovedné za transport TCR na bunkový povrch. V mutantných bunkách, ktorým chýba syntéza y-, b- alebo e-reťazcov, je expresia TCR úplne potlačená, hoci vnútrobunková syntéza týchto receptorov nie je narušená. Pri mutáciách v géne pre C-reťazec dochádza k uvoľňovaniu TCR na bunkový povrch v menšej miere v porovnaní s normou. Transmisívne aj transportné funkcie CD3 proteínov sú homológne s charakteristikou Iga a Igp proteínov imunoglobulínového komplexu rozpoznávajúceho antigén.

Koreceptory CD4 a CD8, markery diferenciácie T buniek, sa tiež podieľajú na aktivácii T buniek, ktoré rozpoznávajú antigén. Ako už bolo uvedené, prvý z nich je marker CD4+ T buniek, druhý je marker cytotoxických T lymfocytov (CD8+ T bunky). Funkcia týchto proteínov zostala dlho neznáma. Ukázalo sa, že sa najviac priamo podieľajú na procese interakcie medzi TCR a zodpovedajúcim ligandom ako koreceptorom.

CD4 je jednoreťazcová molekula zložená zo štyroch domén podobných imunoglobulínu (obrázok 4.9). Domény D1 a D2, ako aj D3 a D4, tvoria párové, tesne zbalené pevné štruktúry. Tieto páry sú spojené flexibilným závesom. Chvostová časť molekuly CD4 je dostatočne dlhá na to, aby interagovala s cytoplazmatickými transduktorovými proteínmi. Na bunkovom povrchu sú TCR a CD4 prítomné nezávisle od seba. K ich stretnutiu dochádza v procese tvorby odpovede na antigén. Po rozpoznaní antigénneho komplexu TCR interaguje CD4 s molekulou MHC triedy II. Interakčná reakcia sa uskutočňuje medzi doménou B2 molekuly MHC triedy II a prvou doménou CD4. Predpokladá sa tiež slabé začlenenie druhej domény D2 do interakcie.

Podobný obraz sa pozoruje, keď je antigénny komplex rozpoznaný cytotoxickými T-lymfocytmi (CTL). Aktívnymi účastníkmi interakcie sú TCR cytotoxických T-lymfocytov, komplex peptidu s molekulou MHC I. triedy a marker cytotoxických T-lymfocytov - CD8. CD8, hoci vykonáva funkciu koreceptora podobnú ako CD4, je štrukturálne odlišný od T-helper markera. Ide o heterodimér, ktorého každý reťazec obsahuje jednu doménu podobnú imunoglobulínu a dostatočne dlhú membránovo viazanú časť reťazca, ktorá podlieha významným konformačným zmenám. Podobne ako CD4, aj CD8 je prítomný nezávisle na bunkovej membráne. Jeho koreceptorová funkcia sa realizuje v procese antigénneho rozpoznávania. Po interakcii TCR s antigénnym ligandom sú a- a P-domény CD8 v kontakte s a3-doménou molekuly MHC I. triedy. Vzniknutý molekulárny komplex je podmienkou prenosu signálu cez koreceptor CD8 do bunky.

Intracelulárne udalosti, ktoré určujú aktiváciu T buniek, sú podobné tým, ktoré sa vyskytujú v B bunkách po antigénnej stimulácii. Výsledný agregát MHC molekúl prezentujúcich antigén, T-bunkového receptorového komplexu vrátane CD3 molekúl a CD4 alebo CD8 molekúl vyvoláva intracelulárnu interakciu rôznych tyrozínkináz s cytoplazmatickou časťou polypeptidov. Spomedzi CD3 proteínov má najvyššiu väzbovú aktivitu CD3α, ktorý je prítomný v cytosóle nie v chvostovej, ale v hlavovej časti. Kinázy aktivované v dôsledku interakcie poskytujú kaskádu reakcií, ktorých dôsledkom je indukcia špecifickej transkripcie génov. Medzi génmi zapojenými do procesu transkripcie zaujímajú osobitné miesto tie, ktoré kódujú syntézu T-dependentných cytokínov (najmä IL-2). V konečnom dôsledku reťazec udalostí od interakcie TCR s antigénnym komplexom a tvorby komplexného molekulárneho agregátu až po intracelulárne reakčné transformácie vedie k proliferácii.

B- a T-bunky majú nezávislé receptory rozpoznávajúce antigén patriace do rovnakej superrodiny imunoglobulínov. Receptory rozpoznávajúce antigén B lymfocytov (BCR) sú monomérnou formou IgM modifikovanou ďalšou sekvenciou aminokyselinových zvyškov na C-konci molekuly. Táto sekvencia tvorí transmembránové a koncové oblasti ťažkého reťazca. Receptor na rozpoznávanie antigénu T-buniek (TCR) pozostáva z dvoch polypeptidových reťazcov, z ktorých každý obsahuje dve domény: V a C. Mechanizmus genetickej kontroly V-domén oboch BCR a TCR je vo všeobecnosti podobný a zahŕňa proces náhodnej rekombinácie génových segmentov (V, D, J). Napriek skutočnosti, že funkčný účel receptorov rozpoznávajúcich antigén dvoch typov buniek je rovnaký (rozpoznanie cudzosti), implementácia tejto funkcie B- a T-bunkami sa uskutočňuje rôznymi spôsobmi. Zatiaľ čo slg B lymfocytov rozpoznáva antigénny determinant sám o sebe bez akýchkoľvek ďalších podmienok, T lymfocytárny TCR je schopný rozpoznať iba komplex antigénneho determinantu s vlastnými molekulami MHC I. alebo II. triedy.

MHC) na povrchu buniek prezentujúcich antigén. TCR pozostáva z dvoch podjednotiek ukotvených v bunkovej membráne a je spojený s komplexom viacerých podjednotiek CD3. Interakcia TCR s MHC a s ním spojeným antigénom vedie k aktivácii T-lymfocytov a je kľúčovým bodom pri spúšťaní imunitnej odpovede.

Štruktúra

Schéma komplexu dvoch TCR s CD3

TCR je heterodimérny proteín pozostávajúci z dvoch podjednotiek – α a β alebo γ a δ, ktoré sa nachádzajú na bunkovom povrchu. Podjednotky sú ukotvené v membráne a navzájom spojené disulfidovou väzbou.

Štruktúrne patria podjednotky TCR do superrodiny imunoglobulínov. Každá z podjednotiek je tvorená dvoma doménami s charakteristickým imunoglobulínovým záhybom, transmembránovým segmentom a krátkou cytoplazmatickou oblasťou.

N-koncové domény sú variabilné (V) a sú zodpovedné za väzbu antigénu prezentovaného molekulami hlavného histokompatibilného komplexu. Variabilná doména obsahuje hypervariabilnú oblasť (CDR) charakteristickú pre imunoglobulíny. Vďaka mimoriadnej rozmanitosti týchto miest sú rôzne T bunky schopné rozpoznať najširšiu škálu rôznych antigénov.

Druhá doména je konštantná (C) a jej štruktúra je rovnaká pre všetky podjednotky tohto typu u konkrétneho jedinca (s výnimkou somatických mutácií na úrovni génov akýchkoľvek iných proteínov). V oblasti medzi C-doménou a transmembránovým segmentom sa nachádza cysteínový zvyšok, pomocou ktorého sa medzi dvoma reťazcami TCR vytvára disulfidová väzba.

TCR podjednotky sú agregované s CD3 membránovým polypeptidovým komplexom. CD3 je tvorený štyrmi typmi polypeptidov – γ, δ, ε a ζ. Podjednotky γ, δ a ε sú kódované úzko spojenými génmi a majú podobnú štruktúru. Každý z nich je tvorený jednou konštantnou imunoglobulínovou doménou, transmembránovým segmentom a dlhou (až 40 aminokyselinových zvyškov) cytoplazmatickou časťou. Reťazec Z má malú extracelulárnu doménu, transmembránový segment a veľkú cytoplazmatickú doménu. Niekedy namiesto vlákna ζ komplex zahŕňa vlákno η, dlhší produkt rovnakého génu získaný alternatívnym zostrihom.

Pretože štruktúra proteínov komplexu CD3 je invariantná (nemá žiadne variabilné oblasti), nie sú schopné určiť špecificitu receptora pre antigén. Rozpoznávanie je výlučne funkciou TCR a CD3 sprostredkúva prenos signálu do bunky.

Transmembránový segment každej CD3 podjednotky obsahuje negatívne nabitý aminokyselinový zvyšok, zatiaľ čo TCR obsahuje pozitívne nabitý zvyšok. Vďaka elektrostatickým interakciám sa spájajú do spoločného funkčného komplexu receptora T-buniek. Na základe stechiometrických štúdií a meraní molekulovej hmotnosti komplexu je jeho najpravdepodobnejšie zloženie (αβ)2+γ+δ+ε2+ζ2.

TCR pozostávajúce z αβ-reťazcov a γδ-reťazcov majú veľmi podobnú štruktúru. Tieto formy receptorov sú prezentované odlišne v rôznych tkanivách tela.

Komplex ľudského receptora αβ-T buniek (zelený a sivý), hemaglutinínový peptid (antigén, žltý) a hlavný histokompatibilný komplex triedy II HLA-DR4 (modrý a purpurový)

Nadácia Wikimedia. 2010.

Pozrite sa, čo je "T-bunkový receptor" v iných slovníkoch:

Tento výraz má iné významy, pozri Receptor (významy). Bunkový receptor je molekula (zvyčajne proteín alebo glykoproteín) na povrchu bunky, bunkovej organely alebo rozpustená v cytoplazme. Konkrétne reaguje zmenou ... ... Wikipedia

Štruktúra B bunkového receptora. Modrá ukazuje membránovú formu protilátky, červená je CD79a / CD79b heterodimérny B bunkový receptor alebo B bunkový antigénový receptor, BCR ... Wikipedia

Symboly zápisu FOLR1 Entrez Gene ... Wikipedia

Symboly zápisu FOLR2 Entrez Gene ... Wikipedia

Receptor: Receptor je senzorické nervové zakončenie alebo špecializovaná bunka, ktorá premieňa vnímané podnety na nervové impulzy. Bunkový receptor je molekula na povrchu bunky, bunkového organoidu alebo v cytoplazme ... ... Wikipedia

retinoidný X receptor- Bunkový receptor citlivý na retinoidy, regulujúci expresiu niektorých génov Biotechnologické témy EN retinoidný X receptor …

Bunkový receptor lymfocytu schopný rozpoznať špecifický antigén... Veľký lekársky slovník

Bunkový receptor neurónu c. n. s., schopné selektívne interagovať s morfínom, ako aj s peptidmi syntetizovanými v tele (enkefalíny a endorfíny), čo spôsobuje špecifické biologické účinky (napríklad analgézia) ... Veľký lekársky slovník

receptor bunkovej adhézie- — Biotechnologické témy EN receptor bunkovej adhézie … Technická príručka prekladateľa

Receptorom sprostredkovaná endocytóza endocytóza, pri ktorej sa membránové receptory viažu na molekuly absorbovanej látky, alebo molekuly umiestnené na povrchu fagocytovaného predmetu pomocou ligandov (z lat. ligare viazať). Vo ... ... Wikipédii

supresorové T bunky. Bunky geneticky naprogramované na supresorovú aktivitu reagujú prevažne na génové produkty MHC triedy I. Teraz bol opísaný veľký počet supresorových T buniek, ktoré majú charakteristické znaky:

Supresorové efektorové T bunky viažu antigén a vylučujú faktory, ktoré inaktivujú pomocné T bunky;

Ts3 (supresorové T bunky) je antigén viažuci, idiotyp nesúci efektorový T-supresor, ktorý spôsobuje potlačenie DTH reakcií;

T-supresory, ktoré rozpoznávajú molekuly MHC triedy II (produkt) a zabraňujú bunkovej proliferácii v reakcii na antigén alebo potláčajú sekréciu protilátky B bunkami viažucimi antigén;

T-supresory, ktoré rozpoznávajú idiotyp a viažu sa naň, a tým potláčajú sekréciu protilátok B bunkami nesúcimi zodpovedajúce antigénne determinanty.

Cytotoxické T-bunky alebo T-killery. Rozpoznávajú antigén v komplexe s ich vlastnými molekulami MHC triedy I. Boli tiež opísané T-killery špecifické pre molekuly MHC triedy II. Vylučujú cytotoxické lymfokíny.

Kontrasupresívne T bunky. Zabraňujú inaktivácii T pomocníkov a T induktorov supresorovými efektorovými T bunkami. O týchto bunkách je málo známe: sú antigénovo špecifické a hrajú dôležitú úlohu vo vývoji imunologickej pamäte pri aktívnej supresii.

Vo všeobecnosti je v súčasnosti izolovaných viac ako 10 typov T buniek a v budúcnosti bude objavených ešte viac ich rozmanitosti. V každom prípade je však potrebné pamätať na to, že v rôznych triedach T buniek rôzne receptorové molekuly rozpoznávajú antigén. Pomocou moderných metód biochemickej, sérologickej a molekulárne genetickej analýzy klonovaných populácií T-buniek je možné identifikovať rozdiely medzi týmito receptorovými molekulami.

T bunkový receptor

Hoci sa T a B bunky dajú pomerne ľahko identifikovať pomocou povrchových markerov (T3 alebo CD3 na T bunkách a povrchové Ig na B bunkách), mali by sme si byť vedomí aj najdôležitejších diferenciačných antigénov ľudských T lymfocytov. Najdôležitejšie z nich sú:

1. CD2 (z angl. Cluster of differentiation - zhluk diferenciácie) je antigén nachádzajúci sa na všetkých zrelých periférnych T-lymfocytoch (identický s "ovčím erytrocytovým receptorom", práve on zabezpečuje tvorbu roziet s ovčími erytrocytmi - a metóda na detekciu T buniek). CD2 sa podieľa na procese nešpecifickej aktivácie T-buniek, ktorá hrá dôležitú úlohu pri dozrievaní buniek v týmusu, pretože. proliferácia tymocytov je indukovaná pred začiatkom expresie špecifického antigénneho procesu.

2. CD3 je membránovo viazaný proteínový komplex pozostávajúci z piatich glykoproteínov spojených s antigén-špecifickým receptorom (Ti). Tento komplex "CD3+Ti" je antigén-špecifický receptor T-buniek ľudských periférnych T-lymfocytov. Väzba antigénu asociovaného s MHC determinantami je špecifický signál pre aktiváciu zrelej T bunky. V tomto prípade sa CD3 podieľa na prenose signálu do bunky. Priamym výsledkom väzby antigénu na receptor je vstup Ca2+ iónov do bunky.

3. CD4 je antigén glykoproteínovej povahy, ktorý je exprimovaný asi na 2/3 periférnych T-lymfocytov. V štádiu dozrievania buniek v týmuse je CD4 exprimovaný všetkými bunkami a počas ich diferenciácie je zadržaný len v subpopulácii, ktorá prestala exprimovať CD8 antigén. V periférnej krvi nesie približne 5 % buniek CD4 aj CD8 markery. Zrelé CD4+ T bunky zahŕňajú T lymfocyty funkčne charakterizované ako pomocné a induktory. Keď sa T-lymfocyty (Ti/h - pomocné induktory) dostanú do kontaktu s bunkou prezentujúcou antigén, CD4 pôsobí ako špecifické väzbové miesto pre determinanty molekúl proteínu MHC triedy II. Zvlášť dôležitá je skutočnosť, že molekula CD4 viaže obalové proteíny vírusu ľudskej imunodeficiencie, pôvodcu AIDS, čo v dôsledku endocytózy vedie k penetrácii vírusu do buniek subpopulácie Ti/h. .

4. CD8 je antigén, ktorý je exprimovaný na približne 1/3 periférnych T buniek zrejúcich z CD4+/CD8+ T lymfocytov. Subpopulácia CD8+ T buniek zahŕňa cytotoxické a supresorové T lymfocyty. Po kontakte s cieľovou bunkou pôsobí CD8 ako receptor pre nepolymorfné determinanty proteínov MHC triedy I.

5. Antigén CD45R je prítomný na približne 50 % T buniek (exprimujú ho aj B bunky a monocyty). Bunky CD4+/CD45R boli identifikované ako supresorové induktory, čo umožňuje nepriamo určiť aj funkčne aktívne pomocné induktory.

6. Antigén CD25 je glykoproteín identifikovaný ako nízkoafinitný receptor pre interleukín-2 (IL-2). Spolu s proteínom 75K tvorí antigén CD25 vysokoafinitný IL-2 receptor. CD25 je exprimovaný na aktivovaných T lymfocytoch.

Regulačné T bunky bránia imunitnému systému tela napádať jeho vlastné tkanivá. Ich použitie umožní liečiť rôzne ochorenia a prípadne vyriešiť problém odmietnutia transplantovaných orgánov.

„Ťažká autotoxikóza“ – takýto termín zaviedol asi pred sto rokmi slávny nemecký bakteriológ Paul Ehrlich, aby označil patologický stav, pri ktorom imunitný systém človeka „útočí“ na jeho vlastné orgány a tkanivá. Ehrlich veril, že z biologického hľadiska nie je nič absurdné na autoimunite (ďalšia definícia, ktorú zaviedol), keď je pod najprísnejšou kontrolou. Lekárska obec však takýto nejednoznačný nápad neprijala. Načo by totiž príroda potrebovala zabudovať do ľudského tela mechanizmus schopný zničiť jeho nositeľa?Lekári sa však z času na čas stretli s chorobami, ktoré spadali pod Ehrlichovu koncepciu. Medzi ne patrí roztrúsená skleróza, inzulín-dependentný diabetes, reumatoidná artritída. Ukázalo sa, že u takýchto pacientov je zvyčajne narušená funkcia špeciálnych leukocytov známych ako CD4+ T-lymfocyty (nazývajú sa tak preto, že dozrievajú v týmusu – žľaze umiestnenej v hrudníku tesne nad srdcom a nesú CD4 glykoproteín molekuly na ich povrchu). Normálne hrajú úlohu „vyšších dôstojníkov“, ktorí dávajú príkaz iným bunkám imunitného systému, aby zaútočili na nepriateľov, ktorí napadli telo – patogény, no niekedy namieria zbrane proti orgánom a tkanivám vlastného tela.

Ukázalo sa, že Ehrlich mal pravdu aj v niečom inom: Nedávno boli identifikované bunky, ktoré sa špecializujú na to, aby sa imunitný systém vrátil do správnych koľají. Nazývajú sa regulačné T bunky. Ako súčasť populácie CD4+ T buniek udržiavajú pokoj a harmóniu medzi imunitným systémom a telom. Okrem toho sa ukázalo, že sa vyznačujú nielen mierovou funkciou: ovplyvňujú aj reakciu imunitného systému na infekčné agens, ktoré sa dostali do tela, nádorové bunky, transplantované orgány, bunky plodu počas tehotenstva atď. môžu zistiť, ako si plnia svoje povinnosti a prečo niekedy zlyhávajú, výskumníci budú môcť kontrolovať činnosť týchto regulátorov a v prípade potreby potlačiť imunitnú aktivitu.

Vedci zistili, že sa prijímajú mnohé preventívne opatrenia na zabezpečenie sebatolerancie (schopnosť udržať imunitný systém v medziach). Prvá obranná línia, aspoň čo sa T buniek týka, sa nachádza v týmuse. Tu zrelé T bunky prechádzajú vážnym „tréningovým kurzom“ a sú naladené na extrémne slabú odpoveď na zdravé bunky hostiteľského organizmu. Bunky, ktoré nie sú prístupné „trénovaniu“, sú odmietnuté. Žiadny systém však nie je imúnny voči chybám a množstvo samoagresívnych T buniek sa vyhýba kontrole. Dostávajú sa do krvného obehu a lymfy a vytvárajú hrozbu spustenia autoimunitnej reakcie.