transcrição aula 4 de imuno – mhc, processamento e apresentação

TRANSCRIÇÃO AULA 4 DE IMUNO – MHC, PROCESSAMENTO E APRESENTAÇÃO DE ANTÍGENOS
Na imunidade inata, são reconhecidos padrões de antígenos de uma maneira geral e não de modo especifico. Na imunidade
adquirida, através dos receptores das células T e B, ocorre uma descriminação mais sutil. Existe uma diferença muito grande entre os
linfócitos T e B. A primeira grande diferença é com relação ao receptor. O linfócito B pode tanto manter seus receptores ancorados na
membrana quanto secretar o seu receptor, ou o anticorpo, que nada mais é do que o seu receptor secretado. A diferença é que no
receptor existe uma porção transmembrana, para fixar o receptor na célula, enquanto que no receptor solúvel não existe essa porção.
Além disso, o receptor solúvel (anticorpo) pode ser secretado na forma de monômero, dímero ou pentâmero. Isso não ocorre no receptor
que permanece na membrana, que será sempre um monômero. Já o linfócito T não secreta o seu receptor, que permanece na membrana.
Outra diferença entre esses dois tipos de linfócitos é que o linfócito B reconhece uma serie de substancias, como proteínas,
ácidos nucléicos, polissacarídeos, lipídeos etc. Já o linfócito T reconhece apenas proteínas. Existe uma exceção que é o linfócito T gamadelta, pouco conhecido e raro, que reconhece antígenos não-proteicos. O linfócito T comum é o linfócito T alfa-beta.
O linfócito B reconhece antígenos na sua forma “nativa”, ou seja, na sua forma tridimensional. Já o linfócito T precisa do
processamento desse microorganismo. Assim, o microorganismo necessitará de ser processado por uma célula (da imunidade inata),
para que seus fragmentos (somente de proteínas) sejam ancorados na membrana do linfócito T, que então os reconhece.
Esse processamento ocorre da seguinte maneira: Ele é feito por qualquer célula do organismo ou pelas células apresentadoras de
antígeno. Essa célula fagocita o microorganismo, o processa, acopla os peptídeos resultantes no MHC da sua membrana, e então o TCR
(receptor do linfócito T) irá então reconhecer esse peptídeo. MHC = Major Histocompatibility Complex (para todos os organismos); HLA =
Human Leucocyte Antigen (exclusivamente para humanos).
Há dois tipos de MHC: De classe 1 e classe 2. O MHC de classe 1 está presente em todas as células nucleadas, ou seja, apenas as
hemácias no o possuem. O MHC de classe 2 está presente apenas nas células apresentadoras de antígeno (lembrando que essas células
também expressam em sua membrana MHC de classe 1). O MHC de classe 1 apresenta o antígeno apenas para células T CD8. O MHC de
classe 2 só apresenta os antígenos para linfócitos T CD4.
Obs: Há outro tipo de molécula além de MHC 1 e 2, que é a CD1, que é bem semelhante às outras duas, mas que apresenta lipídeos.
Apresenta esses lipídeos a linfócitos não restritos ao MHC, como linfócitos gama-delta e alfa-beta, células NK etc.
O MHC ocupa uma grande parte do genoma humano, com 200 genes que podem ser transcritos. A principal função desse
complexo, do ponto de vista imune, é a de apresentar os peptídeos para que as células T os reconheçam. Dentre os muitos genes
presentes nesse complexo, aqueles que são responsáveis por apresentar os peptídeos às células T são, no caso do MHC de classe 1, os
genes A, B e C, e no caso do MHC de classe 2, os genes DP, DQ e DR. O complexo MHC possui três características fundamentais: (1) ele é
poligênico, ou seja, possui vários genes. (2) seus genes são polimórficos, ou seja, possuem variantes transcricionais e (3) é expresso em
co-dominância, ou seja, vários genes são expressos simultaneamente, de maneira que uma gama de peptídeos pode ser apresentada aos
linfócitos T. Com relação ao polimorfismo, ele é tão grande que a maioria das pessoas são heterozigotas para um mesmo gene de MHC.
Por exemplo, tomando-se o gene MHC classe 1 A, dificilmente uma pessoa seria A20/A20 (sendo A20 uma das muitas variantes possíveis
do gene A). A co-dominancia também é um fator que ajuda para que haja uma maior variedade possível de MHCs. Pois se uma pessoa
heterozigota possui os genes A27 e A18, então esses dois MHC irão ser expressos na membrana. Se por um lado a grande variedade de
fenótipos que essas características podem dar é boa para uma maior eficiência na identificação de antígenos, ela é ruim quando se trata
de transplantes. Por exemplo, em transplantes de medula óssea, é necessário que haja compatibilidade entre A, B, C, DQ e DR. Há ainda
uma outra característica que pode aumentar a variedade de genótipos, que é o pareamento heterozigótico. Isso acontece da seguinte
maneira: O MHC de classe 1 possui duas cadeias alfa. Já o MHC de classe 2 possui uma cadeia alfa e a outra, beta. Pode acontecer de uma
cadeia alfa do pai parear-se com uma beta da mãe.
Obs: Um fato que facilita a questão da compatibilidade em transplantes é que os genes MHC são herdados em “blocos”, ou seja, os pais
passam vários genes juntos para os filhos (herança em halótipo).
Obs: De acordo com os slides, para o transplante de medula óssea, são tipados apenas os genes A, B e DR.
O MHC DE CLASSE 1
O MHC possui a seguinte estrutura: existe uma cadeia alfa, que atravessa a membrana plasmática, e uma cadeia beta2
microglobulina, esta não sendo codificada nos genes HLA, sendo codificada em um gene do cromossomo 5 (os genes HLA estão no
cromossomo 6). O peptídeo liga-se em uma fenda existente entre dois segmentos da cadeia alfa, os segmentos alfa1 e alfa2 (o segmento
alfa3 não possui essa função, pois é o segmento transmembrana da proteína). Nessa fenda cabem resíduos de 8 a 12 aminoácidos. É
importante ressaltar que a estrutura do MHC completa é formada pelas três porções alfa, pela beta2 microglobulina e pelo peptídeo
acoplado. Ou seja, sempre há um peptídeo acoplado na molécula de MHC, mas como na maioria do tempo estamos saudáveis, esse
peptídeo é quase sempre um peptídeo nosso.
O MHC de classe 1 apresenta o antígeno para o linfócito T citotóxico, que se liga ao domínio alfa3. O MHC apresenta apenas para o
linfócito T citotóxico, pois o CD8, que só está presente no citotóxico, precisa se ligar no MHC de classe 1, em uma região não-polimórfica (a
região polimórfica é aquela que acopla o peptídeo, que é onde se liga o TCR do linfócito). Essa ligação é importante porque a ligação do
CD8 com a região não-polimórfica aumenta em 100 vezes a afinidade do TCR pelo complexo MHC-peptídeo.
O MHC DE CLASSE 2
Expresso nas células apresentadoras de antígeno, como linfócitos B, macrófagos, monócitos, células dendríticas, etc. A sua
estrutura é composta de uma cadeia alfa e uma beta. A cadeia alfa possui as porções alfa 1 e alfa 2 e a cadeia beta, as porções beta 1 e
beta 2. Na fenda do MHC de classe 2 cabem peptídeos de 10 a 30 aminoácidos. Isso ocorre pois a extremidade dessa fenda não é fechada,
como ocorre no MHC de classe 1. Assim, o MHC de classe 2 formado é composto pela cadeia alfa, pela cadeia alfa (ambas transmembrana,
nesse caso) e o peptídeo. Essa estrutura inteira é que é reconhecida pelo TCR, só que nesse caso, ela será reconhecida pelo linfócito T
CD4. Isso acontece, pois novamente a região não-polimórfica precisa ser reconhecida pelo CD4, o que aumenta também a afinidade do TCR
pelo complexo MHC-peptídeo em 100 vezes.
Nas fendas das duas classes de MHC, há “bolsos” ou fendas menores, que são regiões onde o peptídeo se insere na fenda. Isso é
importante, pois esses bolsos limitam o tipo de peptídeo que irá se ligar na fenda, aumentando a especificidade do MHC. A região do
peptídeo que encaixa nesses bolsos é chamada de peptídeo âncora.
O PROCESSAMENTO E APRESENTAÇÃO DE ANTÍGENOS VIA MHC
O MHC de classe 1 apresenta antígenos para as células T CD8. Esses antígenos vêm do processamento citosólico deles (vírus e
bactérias que se replicam no citosol). O MHC de classe 2 apresenta antígenos para as células CD4. Nesse caso, o antígeno é processado
em vesículas intacitoplasmáticas (bactérias de vida extracelular que foram endocitadas e bactérias que se replicam dentro do sistema
vesicular). O MHC de classe 2 está presente nas APCs, que quando fagocitam os antígenos geram fagossomas. Os antígenos que estão
dentro desse fagossomas são então digeridos e direcionados para as moléculas de MHC de classe 2.
A importância no fato de todas as células apresentares MHC de classe 1 está no fato de que os vírus podem infectar qualquer
célula do organismo. Uma vez dentro da célula, o vírus será processado no seu citoplasma e então apresentado pelo MHC de classe 1, para
que o linfócito T citotóxico destrua essa célula infectada.
PROCESSAMENTO DE ANTÍGENOS PARA APRESENTAÇÃO VIA MHC 1
Acredita-se que o processamento dessa classe de MHC não surgiu necessariamente para servir o sistema imune. Na verdade, ele
seria um sistema de reciclagem protéica. Assim, proteínas que são empacotadas de maneira errada (cerca de 30%) e proteínas velhas
são marcadas com ubiquitina e em seguida endereçadas para degradação em proteassomas. Após essa degradação, são gerados vários
peptídeos. Uma parte desses peptídeos é então endereçada para o retículo endoplasmático e então através de vesículas para os MHC de
classe 1. Esse é o motivo pelo qual a fenda de MHC de classe 1 estar quase sempre “ocupado” com peptídeos próprios.
Assim, as proteínas que são encaminhadas para os proteassomas são (1) proteínas citosólicas (endógenas ou virais), (2)
proteínas mal formadas e (3) proteínas retranslocadas do RE para o citoplasma. Desse processo são gerados peptídeos de 10 a 20
aminoácidos. Como o MHC de classe 1 acopla peptídeos de 8 a 12 aminoácidos, é necessário que haja um processamento adicional, que é
feito pelas proteínas chamadas ERAAP, que são aminopeptidases presentes no interior do RE.
Toda vez que a célula é infectada, ela começa a produzir interferon-gama, essa citocina estimula a transcrição de algumas
subunidades do proteassoma que então passa a se chamar imunoproteassoma. Essas subunidades são mais eficientes que as normais.
Assim, o proteassoma irá aumentar o fluxo de peptídeos que entram nele, de maneira que os peptídeos não são degradados até o final,
ocorrendo uma degradação incompleta. Assim, através da molécula PA28, também induzida pelo interferon, há o controle da entrada e
saída dos peptídeos que passam pelo proteassoma. Isso inibe o processamento excessivo desses peptídeos, o que diminui a sua
imunigenecidade, pois seqüências muito pequenas de aminoácidos tendem a não desencadear respostas imunológicas.
O MHC então é montado no RE. A molécula de MHC de classe 1 se associa à beta2 microglobulina. Mas para que isso ocorra, é
necessário que a molécula de MHC classe 1 ligue-se à proteína calnexina. Uma vez ligada a essa molécula, há uma mudança conformacional
no MHC classe 1, o que permite que haja a ligação da beta2 microglobulina à MHC de classe 1. Uma vez que ocorre a associação, a calnexina
sai do complexo. Logo em seguida, ocorre o recrutamento de outras proteínas, como Erp57, calreticulina e tapasina. Essas proteínas ao
importantes pois auxiliam na ligação do peptídeo na fenda. A tapasina é importante, pois ela irá se situar entre o MHC classe 1 e a proteína
TAP, que é uma proteína canal entre o citosol e o RE, que é por onde o peptídeo irá entrar. Então, só irão se manter unidos com o MHC de
classe 1, aqueles peptídeos que conseguirem fazer uma conexão estável com ele. O evento final é a apresentação do peptídeo para o
linfócito T citotóxico. Se o linfócito reconhecer o peptídeo como não self, ele induzirá então a morte da célula.
Alguns vírus desenvolveram estratégias para bloquear a expressão de MHC classe 1 nas membranas, para que os linfócitos T
citotóxicos não reconheçam aquela célula como infectada. Três exemplos dessas estratégias são: (1) alguns vírus produzem uma proteína
chamada de US6 e ICP47, que bloqueiam o canal de TAP. A US6 o bloqueia pelo lado de dentro e a ICP47, pelo lado de fora. (2) O adenovirus
produz a proteína E19, que compete com a tapasina e não deixa o MHC de classe 1 se aproximar da TAP, de maneira que se torna mais
improvável a ligação do peptídeo com o MHC de classe 1. (3) o citomegalovirus produz a proteína US11, que em conjunto com a proteína
derlina, encaminha o MHC de classe 1 para ser degradado em proteassomos.
PROCESSAMENTO DE ANTÍGENOS PARA APRESENTAÇÃO VIA MHC 2
Evidencias indicam que assim como no MHC de classe 1, no de classe 2, inicialmente o processo de apresentação também seria
uma reciclagem protéica. A diferença é que em alguns organismos, essa é uma forma de obtenção de alimento, pois alguns organismos
unicelulares fagocitam outros seres ou moléculas no meio para se alimentarem.
Quando se fala de MHC de classe 2, tem que se falar também do sistema mononuclear fagocitário, que é um sistema de fagócitos.
É composto então pelos monócitos, que são células circulantes cuja função é patrulhar os tecidos. Após eles saírem da medula óssea, eles
circulam no sangue de três à quatro horas, fazem a diapedese, migrando para os tecidos e se diferenciam in situ em macrófagos ou
células dendríticas mielóides. Os macrófagos então recebem diferentes nomes de acordo com o tecido para os quais eles migraram, pois
em cada um desses tecidos eles adquirem uma morfologia bem diferente uma da outra. Algumas de suas diferentes denominações são:
micróglia (SNC), células de Kupffer (fígado), Osteoclastos (osso), etc.
Nos tecidos, os macrófagos são como “lixeiros”, fagocitando e assim retirando células velhas e resíduos dos mais variados que se
encontram naquele tecido. A célula dendritica também realiza essa função de fagocitose, mas com muito menos intensidade. Ao invés
disso, ela possui a função especial de ativar os linfócitos T CD4, pois ela apesar de fagocitar menos que o macrófago, ela o faz mesmo
assim, sai do tecido, cai na circulação linfática e chega ao linfonodo mais perto. O macrófago não realiza essa função, ou a realiza com
uma capacidade bem reduzida.
O processamento ocorre da seguinte maneira: Ocorre a endocitose do antígeno e a conseqüente formação do fagossoma. Esse
fagossoma se fusiona com o lisossomo. Após a digestão do antígeno pelas proteínas do lisossomo (proteases acidas – catepsinas B, D, S e
L. S e L são as mais importantes), a vesícula se fusiona com outras vesículas, essas contendo moléculas de MHC classe 2.
O MHC de classe 2, assim como o de classe 1, também é produzido no RE. Porém, ele só liga o seu peptídeo a sua fenda quando ele
sai do RE em uma vesícula que então se fusiona como o fagolisossomo. Assim, para que nenhum peptídeo se ligue a ele enquanto ele ainda
está no RE, uma cadeia invariante liga-se a três moléculas de MHC classe 2 por vez na suas fendas, bloqueando a entrada. Essa cadeia
invariante só irá sair quando a vesícula se fusionar com os peptídeos que foram degradados no lisossomo. As catepsinas presentes no
lisossomo, além degradar o peptídeo fagocitado, clivam a cadeia invariante. Porém, elas não removem a cadeia invariante inteira, deixando
um peptídeo remanescente, chamado de CLIP, que fica exatamente no local da fenda. Uma molécula de HLA-DM então remove esse CLIP,
deixando a molécula de MHC classe 2 livre para a ligação com o peptídeo. A molécula de MHC classe 2 está então pronta para se fusionar
com a membrana citoplasmática.
O evento final é então a apresentação do peptídeo para a célula T auxiliar, que então ativa o linfócito B a produzir anticorpos, o que
é importante para patógenos extracelulares. Ou seja, nesse caso não adianta a ativação de células T citotóxicas, cuja função é atacar
células infectadas, que nesse caso não estarão infectadas, pois o patógeno estará no meio extracelular. Os linfócitos T auxiliares atuam
produzindo citocinas que estimulam duas respostas: (1) a ativação de macrófagos, que destroem os antígenos extracelulares por
fagocitose; (2) a secreção de anticorpos pelas celulas B, que se ligam ao antígeno.