TRASDUZIONE DEL TRASDUZIONE DEL SEGNALE INDOTTA DAL SEGNALE INDOTTA DAL

TCRTCR

Simona CaltagironeSimona Caltagirone

ATTIVAZIONE DI UN LINFOCITA TATTIVAZIONE DI UN LINFOCITA T

L’attivazione di un linfocita T rappresenta un momento L’attivazione di un linfocita T rappresenta un momento estremamente critico e complesso per la cellula; per estremamente critico e complesso per la cellula; per questo motivo consiste in diversi livelli di segnalazione.questo motivo consiste in diversi livelli di segnalazione.

L’espressione di IL-2 rappresenta l’evento cardine di L’espressione di IL-2 rappresenta l’evento cardine di questo processo, in quanto permette di discriminare tra questo processo, in quanto permette di discriminare tra attivazione parziale e completa.attivazione parziale e completa.

SINAPSI IMMUNOLOGICASINAPSI IMMUNOLOGICA

Perché l’attivazione sia completa è necessario che Perché l’attivazione sia completa è necessario che l’interazione tra il TCR e l’MHC + peptide sia sostenuta l’interazione tra il TCR e l’MHC + peptide sia sostenuta nel tempo e a tal fine si crea una specie di giunzione nel tempo e a tal fine si crea una specie di giunzione cellula-cellula, stabile per diverse ore tra il linfocita e cellula-cellula, stabile per diverse ore tra il linfocita e l’APC, denominata sinapsi immunologica. l’APC, denominata sinapsi immunologica.

La formazione di questa struttura comporta un La formazione di questa struttura comporta un riarrangiamento delle molecole di membrana risultante riarrangiamento delle molecole di membrana risultante nella delimitazione di due aree concentriche:nella delimitazione di due aree concentriche:C-SMACC-SMAC (central supramolecular activation cluster): (central supramolecular activation cluster): ricca di TCR, MHC + peptide e recettori accessori ricca di TCR, MHC + peptide e recettori accessori (CD4, CD8, CD28)(CD4, CD8, CD28)P-SMACP-SMAC (peripheral SMAC): anello di integrine (peripheral SMAC): anello di integrine (ICAMs) ed altre proteine di membrana (es.LAT) anche (ICAMs) ed altre proteine di membrana (es.LAT) anche associate al citocheletro (es. talina).associate al citocheletro (es. talina).

SINAPSI IMMUNOLOGICASINAPSI IMMUNOLOGICA

A livello microscopico l’interazione tra le due cellule è A livello microscopico l’interazione tra le due cellule è caratterizzata dalla polarizzazione del linfocita T verso caratterizzata dalla polarizzazione del linfocita T verso l’APC e la formazione concomitante di lamellopodi e l’APC e la formazione concomitante di lamellopodi e filopodi ricchi di actina che estrudono dalla membrana filopodi ricchi di actina che estrudono dalla membrana plasmatica verso l’APC.plasmatica verso l’APC.

Questo dimostra anche una forte implicazione del Questo dimostra anche una forte implicazione del citoscheletrocitoscheletro nei meccanismi di trasduzione del nei meccanismi di trasduzione del segnale del TCR e quindi nell’attivazione di tutto il segnale del TCR e quindi nell’attivazione di tutto il linfocita T. linfocita T.

Al fine di validare questa tesi, sono stati effettuati diversi Al fine di validare questa tesi, sono stati effettuati diversi esperimenti di blocco della polimerizzazione dell’actina, esperimenti di blocco della polimerizzazione dell’actina, tutti risultanti nell’inibizione dell’induzione dell IL-2.tutti risultanti nell’inibizione dell’induzione dell IL-2.

TRASDUZIONE SEGNALETRASDUZIONE SEGNALE

P

ESPRESSIONE DI ANTIGENI DI ESPRESSIONE DI ANTIGENI DI SUPERFICIESUPERFICIE

CD69CD69: è uno degli antigeni di superficie, indotti : è uno degli antigeni di superficie, indotti dall’attivazione del TCR, meglio conosciuti, ma la sua dall’attivazione del TCR, meglio conosciuti, ma la sua funzione non è stata ancora ben definita. La sua funzione non è stata ancora ben definita. La sua trascrizione è regolata da AP-1, nonostante risulti trascrizione è regolata da AP-1, nonostante risulti indipendente da indipendente da ↑↑ Ca Ca++++..

CD25CD25: (catena : (catena αα IL-2R) viene indotto entro le 2h IL-2R) viene indotto entro le 2h dall’attivazione del TCR. Il suo promotore è regolato da dall’attivazione del TCR. Il suo promotore è regolato da NF-kB/AP-1 e Elf-1.NF-kB/AP-1 e Elf-1.

CD154 (o CD40L) e FasLCD154 (o CD40L) e FasL: hanno una struttura molto : hanno una struttura molto simile al TNF. La loro espressione dipende da simile al TNF. La loro espressione dipende da ↑↑ Ca Ca++++ e e da NFAT/AP-1.da NFAT/AP-1.

FATTORI DI TRASCRIZIONE PER IL-2FATTORI DI TRASCRIZIONE PER IL-2

Oct-2Oct-2: : lega una regione del promotore detta IL-2A. È lega una regione del promotore detta IL-2A. È indotto 3h dopo la stimolazione del TCR, ma per essere indotto 3h dopo la stimolazione del TCR, ma per essere funzionale deve legarsi a BOB1 che però viene indotta funzionale deve legarsi a BOB1 che però viene indotta 4h dopo l’attivazione. BOB1 fosforilata forma un 4h dopo l’attivazione. BOB1 fosforilata forma un complesso con Oct-2 che entra nel nucleo e va a complesso con Oct-2 che entra nel nucleo e va a dirigere la trascrizione.dirigere la trascrizione.

C-RelC-Rel:: per la sua espressione è richiesto NFAT. RelA è per la sua espressione è richiesto NFAT. RelA è costitutivamente espresso nei linfo T e per questo in costitutivamente espresso nei linfo T e per questo in seguito ad attivazione del TCR si ritrova nel nucleo già seguito ad attivazione del TCR si ritrova nel nucleo già dopo 30’; c-Rel, invece compare dopo le 4h. Ciò dopo 30’; c-Rel, invece compare dopo le 4h. Ciò dimostra c-Rel e molte proteine chiave per la sua dimostra c-Rel e molte proteine chiave per la sua trascrizione ed espressione necessitano di una sintesi trascrizione ed espressione necessitano di una sintesi de novode novo..

L’IMPORTANZA DI c-RelL’IMPORTANZA DI c-Rel

La porzione N-terminale è caratterizzata da un La porzione N-terminale è caratterizzata da un Rel Rel homology domainhomology domain che presenta una forte omologia con che presenta una forte omologia con le proteine della famiglia di NF-kB e per questo può le proteine della famiglia di NF-kB e per questo può legare IkBlegare IkBββ. .

La porzione C-terminale, invece è quella dedicata al La porzione C-terminale, invece è quella dedicata al trascription activation domain e contiene un residuo di trascription activation domain e contiene un residuo di serina critico per il legame al TNF-RE. È inoltre in serina critico per il legame al TNF-RE. È inoltre in grado di legarsi al CD28-RE e questo legame è grado di legarsi al CD28-RE e questo legame è fortemente stabilizzato dal signalling del CD28.fortemente stabilizzato dal signalling del CD28.

Esperimenti di knock-out per c-Rel, non solo sono risultati Esperimenti di knock-out per c-Rel, non solo sono risultati nell’inibizione dell’espressione dell’IL-2, ma anche nell’inibizione dell’espressione dell’IL-2, ma anche dell’IL-3 e del GM-CSF.dell’IL-3 e del GM-CSF.

MOLECOLE PRODOTTE IN SEGUITO MOLECOLE PRODOTTE IN SEGUITO ALL’ATTIVAZIONE DEL LINFOCITA TALL’ATTIVAZIONE DEL LINFOCITA T

IL-2 IL-3IL-4 IL-5

MIP-1CCL3

TNF-α

IFN

-γ

CTLA-4

Fas-

L

ICO

S

OX4

0

IL-2 R

CXCR5

EFFETTI DELL’ATTIVAZIONE DEL TCR EFFETTI DELL’ATTIVAZIONE DEL TCR SUL CITOSCHELETROSUL CITOSCHELETRO

Il TCR-signalling regola il rimodellamento del citoscheletro Il TCR-signalling regola il rimodellamento del citoscheletro di actina a diversi livelli durante l’attivazione di un di actina a diversi livelli durante l’attivazione di un linfocita.linfocita.

I vari effetti indotti dall’attivazione del TCR possono I vari effetti indotti dall’attivazione del TCR possono essere grossolanamente classificati in:essere grossolanamente classificati in:

GlobaliGlobali

SpecificiSpecifici

EFFETTI GLOBALIEFFETTI GLOBALI

Zap-70

P

P

P

P

P

P

P

P

P

P

PLC-γ

PIP2↓

IP3

DAG

Modificazioni dell’attività di diverse proteine citoscheletriche e/o

associate all’actina

↑↑Ca

Rimodellamento del citoscheletro di actina nella IS.

TRIM PI3-K

LAT

TCR

PIP2

PIP3

CD28

Vav

GEF Cdc42

Lamellopodi e filopodi

TEC-K

PIP3

WASP

PKC

ERM

MARCK

PI3-K

CO-STIMOLAZIONECO-STIMOLAZIONE

Il recettore di co-attivazione giudicato più importante Il recettore di co-attivazione giudicato più importante nell’attivazione del linfocita T è il nell’attivazione del linfocita T è il CD28CD28..

Esso fornisce un supporto Esso fornisce un supporto quantitativo al raggiungimento al raggiungimento della soglia necessaria per l’attivazione completa.della soglia necessaria per l’attivazione completa.

In che modo?In che modo?

I ligadi del CD28 sono:I ligadi del CD28 sono:

B7.1 o CD80B7.1 o CD80

B7.2 o CD86B7.2 o CD86

E presentano alta affinità per il CD28; ciò non è E presentano alta affinità per il CD28; ciò non è rispecchiato nel legame TCR-MHC+peptide. Inoltre, il rispecchiato nel legame TCR-MHC+peptide. Inoltre, il CD28 è espresso sulla membrana del linfoT in un CD28 è espresso sulla membrana del linfoT in un rapporto di circa 3:1 rispetto al TCR. rapporto di circa 3:1 rispetto al TCR.

EFFETTI DELLA CO-STIMOLAZIONEEFFETTI DELLA CO-STIMOLAZIONE

EFFETTI DIRETTIEFFETTI DIRETTIRimodellamento della Rimodellamento della cromatina e demetilazione cromatina e demetilazione del DNA.del DNA.

Attivazione di NFAT, NF-kB, Attivazione di NFAT, NF-kB, AP1, MYC, FOS e JUN.AP1, MYC, FOS e JUN.

Progressione del ciclo Progressione del ciclo cellulare.cellulare.

Programmi anti-apoptotici Programmi anti-apoptotici (up-regolazione di BCL-XL).(up-regolazione di BCL-XL).

Espressione dei geni per le Espressione dei geni per le citochine.citochine.

Seconda ondata di Seconda ondata di espressione di co-recettori di espressione di co-recettori di membrana stimolatori.membrana stimolatori.

EFFETTI INDIRETTIEFFETTI INDIRETTI

Prevenzione Prevenzione dell’iporesponsività.dell’iporesponsività.

Espansione clonale.Espansione clonale.

Espressione di altri immuno-Espressione di altri immuno-recettori.recettori.

Polarizzazione TH (favorita Polarizzazione TH (favorita verso TH2).verso TH2).

Risposta umorale:Risposta umorale:– Centri germinaliCentri germinali– Switch dell’isotipoSwitch dell’isotipo– Ipermutazioni somatiche.Ipermutazioni somatiche.

Differenziamento linfociti T Differenziamento linfociti T citotossici.citotossici.

CD28

EFFETTI DELLA CO-STIMOLAZIONE

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

The Immunological Synapse Balances T cell receptor The Immunological Synapse Balances T cell receptor signaling and degradation. Shaw A. S. Science, Vol signaling and degradation. Shaw A. S. Science, Vol 302.302.

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Interplay between TCR signalling and actin Interplay between TCR signalling and actin cytoskeleton dynamicscytoskeleton dynamics

CD28-Mediated co-stimulation: a quantitative support CD28-Mediated co-stimulation: a quantitative support for TCR signalling. Oreste Acuto and Frédérique for TCR signalling. Oreste Acuto and Frédérique Michel. Nature Reviews Immunology, Vol3Michel. Nature Reviews Immunology, Vol3