Механизмы образования комплексов «пептид–антиген» с молекулами главного комплекса гистосовместимости

В любой эукариотической клетке есть две «зоны», или, как их принято называть от английского, компартменты. Одна зона связана с внешней внеклеточной средой и это зона мембранных структур и везикул, включающая в себя аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум, лизосомы, эндосомы и фагосомы. Пептиды, образующиеся в данной зоне, обслуживают синтезируемые клеткой молекулы MHC–II. Происхождение пептидов везикул внеклеточное: они образуются в результате протеолиза белков, захваченных клеткой посредством эндоцитоза или фагоцитоза. Эндосомы или фаголизосомы, сливаются с мембранными структурами, на которых фиксируются вновь синтезированные на полирибосомах молекулы a- и b–цепей MHC–II и ещё одна так называемая инвариантная полипептидная цепь — Ii. Эта цепь «прикрывает» MHC–II от связывания с пептидами внутри эндоплазматического ретикулума и в дальнейшем обеспечивает экспозицию молекул MHC–II внутрь везикул — эндосом или фаголизосом. Комплекс из 3 тримеров abIi в эндоплазматическом ретикулуме удерживается связью с кальнексином. В мембранных внутриклеточных структурах есть специальный компартмент М–II–С, в который физически упираются эндосомы и лизосомы с поглощённым внеклеточным содержимым. И только с участием пептида молекула MHC–II принимает правильную конформацию, продвигается к мембране и экспрессируется на ней. «Чистые» молекулы MHC классов I и II на мембране клетки не экспрессируются. Если клетка не располагает достаточным количеством чужого пептидного материала, то молекулы MHC–II связывают короткий фрагмент, образующийся при протеолитическом расщеплении инвариантной цепи — CLIP. В наслоении пептида на MHC–II участвует ещё одна молекула — HLA–DM. HLA–DM на какое-то время стабилизирует пустые молекулы MHC–II (без пептида). Отсюда понятно, почему представление Аг именно молекулами MHC–II происходит при развитии защитных иммунных реакций на внеклеточные и везикулярные инфекции. Поскольку комплексы антигенов–пептидов с молекулами MHC–II распознают исключительно CD4⁺ T–лимфоциты, то и в защите от внеклеточных и везикулярных инфекций главную роль играют реакции, обеспечиваемые именно CD4 T–лимфоцитами (рис. 5.8).

Рис. 5. 8. Строение клетки и «зоны обслуживания» молекулами MHC–I и MHC–II (схема). 1 — зона (или компартмент) мембранных структур клетки (везикулы, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи). Эта зона непосредственно сообщается с внеклеточной средой; 2 — зона (или компартмент) цитозоля непосредственно сообщается с внутриядерным содержимым; 3 — протеасомы в цитозоле; 4 — фагосомы; 5 — фаголизосомы сливаются с везикулами, содержащими несконформированные молекулы MHC–II; 6 — комплекс MHC–II — пептид «внеклеточного» происхождения экспрессирован на мембране клетки; 7 — несконформированные молекулы MHC–I в зоне досягаемости пептидов с протеасом; 8 — комплекс MHC–I — пептид «внутриклеточного происхождения» экспрессирован на мембране клетки.

Вторая «зона» в клетке — зона цитозоля — неструктурированного мембранами внутриклеточного содержимого. Цитозоль непосредственно сообщается через крупные ядерные поры с содержимым ядра. В ядре идут процессы транскрипции РНК с ДНК (как нормальные клеточные, так и вирусные при вирусных инфекциях клеток). РНК из ядра транспортируется для трансляции белка в цитозоль на полирибосомы, и для фолдинга (принятия правильной конформации) белков под контролем шаперонов («катализаторов» принятия полипептидной цепью биологически значимой конформации) полипептидные цепи направляются в специальные участки эндоплазматического ретикулума. Лишние, испорченные, неправильно конформированные белки постоянно расщепляются в цитозоле так называемыми протеасомами. Протеасомы — это мультипротеазные комплексы из 28 СЕ, каждая из которых имеет молекулярную массу 20 тыс. или 30 тыс. Два из 3 вариантов СЕ протеасом — LMP2 и LMP7 — кодируются генами, расположенными внутри комплекса MHC.

Протеасомы осуществляют зависимую от убиквитина деградацию белков цитозоля. И именно пептиды, образующиеся в результате работы протеасом, поступают в «поджидающие» их в нужном месте эндоплазматического ретикулума ещё несконформированные молекулы MHC–I: вступая в связь с пептидом, молекулы MHC–I принимают биологически правильную конформацию и направляются для экспрессии на клеточную мембрану. Исследование мутаций и генетических дефектов, приводящих к иммунодефицитным состояниям, выявило зависимость представления Аг молекулами MHC–I от двух АТФ–связывающих транспортёров TAP–1 и TAP–2. В мембране эндоплазматического ретикулума эти два полипептида формируют гетеродимер, ориентированный гидрофобными участками в полость ретикулума, а АТФ–связывающими доменами — в сторону цитозоля. Именно они доставляют пептиды для связывания с молекулами MHC–I. TAP имеют сродство к пептидам с гидрофобными или основными остатками АК на C–конце. Гены TAP–1 и TAP–2 расположены внутри комплекса MHC.

Вновь синтезированная a–цепь MHC–I вступает в связь с мембранным протеином эндоплазматического ретикулума кальнексином (мол. масса 88 тыс.), который обеспечивает частичный фолдинг a–цепи. Кстати, тот же кальнексин образует комплексы с вновь синтезированными и частично сконформированными полипептидами MHC–II, TCR, иммуноглобулины (т.е. всеми иммунологически значимыми молекулами). При присоединении к a–цепи b2–микроглобулина связь с кальнексином диссоциирует, и комплекс ab2 присоединяется для дальнейшего прохождения процесса приобретения конформации к кальретикулину эндоплазматического ретикулума и TAP–1–ассоциированному протеину тапасину. Таким образом создаются условия для соединения пептида–Аг с принимающим конформацию комплексом MHC–I. При генетических дефектах в TAP молекулы MHC деградируют внутри клетки, не попадая на клеточную мембрану. В норме в клетке молекулы MHC–I присутствуют в избытке по отношению к пептидам. Поэтому в клетке при вирусных инфекциях довольно быстро пептиды вирусного происхождения оказываются представленными на поверхности заражённых клеток в составе комплексов с MHC–I.

Молекулы MHC–I представляют для распознавания T–лимфоцитам внутриклеточно синтезированные пептидные Аг. В плане защиты от инфекции этот механизм работает применительно в первую очередь к вирусным, а также цитозольным бактериальным внутриклеточным инфекциям. Поэтому CD8⁺ T–лимфоциты «рассчитаны» в первую очередь на обеспечение противовирусной защиты, так как в комплексе с MHC–I именно и только CD8 T–лимфоциты распознают пептидные Аг.

В отсутствие инфекций молекулы MHC–I и MHC–II формируют комплексы с эндогенными (собственными) пептидами. Обратим внимание на то, что дифференцировка T–лимфоцитов в тимусе в норме в стерильном изнутри организме идёт при взаимодействии отбираемых TCR со своими пептидами, а не на отборе «своего и чужого». Поэтому естественно, что среди случайно формируемого разнообразия вариантов антигенсвязывающих структур даже после позитивной и негативной селекции тимоцитов среди выходящих на периферию T–лимфоцитов обязательно найдутся TCR, способные специфично связываться, наверное, со всеми собственными «Аг». Опыт показывает, что так оно и есть. Но деструктивный иммунный ответ на собственные Аг в норме не развивается, и в дальнейшем мы обсудим то, что известно о механизмах периферической толерантности.

Стабильное связывание Аг молекулами MHC внутри клетки при формировании собственной конформации, а не простая сорбция из раствора Аг снаружи уже экспрессированными на мембране молекулами MHC, обеспечивает направление T–лимфоцитарного иммунитета на реально инфицированные клетки тела.

Иммунное воспаление, управляемое активными T–лимфоцитами, — это наиболее «энергичное» воспаление по сравнению с другими вариантами, и такое воспаление нельзя «натравливать» на ложные мишени, иначе организм будет не направленно избавляться от инфекции, а страдать от неоправданно разлитой альтерации тканей.

Взаимодействие TCR с комплексом «пептид–MHC–I/II» изображено на рис. 5.9.

Рис. 5. 9. Взаимодействие TCR с комплексом «MHC–пептид» на антигенпредставляющей клетке (АПК) 1 — АПК (например, дендритная); 2 — CD4⁺ T–лимфоцит; 3 — MHC–II; 4 — пептид (собственно Аг); 5 — a- и b–цепи TCR; 6 — молекула CD4.

Дата добавления: 2015-10-28