MONOGRAFIA

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE BIOANALISIS
"PROCESAMIENTO Y PRESENTACION
DE PEPTIDOS EN EL CONTEXTO DE LAS
MOLECULAS DE HISTOCOMPATIBILIDAD
(MHC)"
MONOGRAFIA
QUE PARAOBTENER EL GRADO DE:
LICENCIADO EN QUIMICA CLINICA
PRESENTA:
ISRAEL GALINDO GARCIA
ASESOR: Q. C. SANDRA LUZ GONZALEZ HERRERA
XALAPA, VER. FEBRERO DE 2004
AGRADECIMIENTOS
A MIS PADRES POR TODO EL APOYO Y AMOR QUE HE RECIBIDO, PARA
CULMINAR
UNA DE MIS METAS EN ESTA VIDA, POR GUIARME CON
SABIOS CONSEJOS PARA Ml FORMACI6N TANTO PROFESIONAL COMO
PERSONAL, SIN USTEDES NO SERIA LO QUE SOY. GRACIAS
A ERIKA GRACIAS POR TODO TU AMOR, TU APOYO Y COMPRESlON,
GRACIAS POR ENSEfiARME A CONOCER LO MAS BELLO DE ESTA VIDA EL
AMAR A ALGUIEN, TU ERES PARTE IMPORTANTE EN ESTE TRABAJO, EL
AMOR QUE UN DIA SEMBRAMOS PRONTO DARA LOS FRUTOS QUE
DESEAMOS TEAMO.
A Ml AMIGO RICARDO GRACIAS POR TODO TU TIEMPO QUE ME
BRINDASTE PARA ENSESARME EL CAMINO DEL CONOCIMIENTO, POR
MOSTRARME ESE BELLO CAMINO QUE NO SOLO ME HA SERVIDO PARA
SER MEJOR PROFESIONISTA SI NO TAMBIEN MEJOR SER HUMANO,
GRACIAS POR TODOS TUS CONSEJOS QUE HE RECIBIDO.
A MIS HERMANOS JORGE, NORMA, HAYDEE Y SERGIO POR TODOS LOS
MOMENTOS QUE PASAMOS JUNTOS Y POR CONFIAR EN Ml.
A TODOS Y A CADA UNO DE MIS MAESTROS QUE DURANTE Ml ESTANCIA
UNIVERSITARIA ME FORMARON PARA SER UN BUEN QUfMICO, PERO EN
ESPECIAL A LA QFB. PATRICIA ROSALES GRACIAS POR DESPERTAR EN
Ml EL INTERES HACIA LA CIENCIA.
A MIS COMPAflEROS DE TRABAJO MARIO, BEATRIZ, ALEJANDRO, LILIANA
POR SU APOYO Y SU AMISTAD.
DEDICATORIAS
A MIS PADRES Y A MIS HERMANOS
SIGAMOS ESTANDO SIEMPRE
JUNTOS, LA DISTANCIA SOLO ES FfSICA PERO EN EL CORAZON Y EN LA
MENTE SIEMPRE ESTAREMOS JUNTOS LOS QUIERO MUCHO
A ERIKA TU SABES LO QUE SIGNIFICAS PARA Ml. TE AMO
A RiCARDOYROCIO USTEDES SON Ml EJEMPLO A SEGUIR.
A MIS AMIGOS,
ALDO, FERNANDO, ALEJANDRO, BEATRIZ, MARIO,
CARLOS, PEDRO, LIUANA.
ABREVIATURAS
a.a
Aminogcido
CML
Cultivo de mezcla de linfocitos
CPAs
ceiula presentadora de antfgenos
DNA
Acido dexosirribonucleico
ER
Retfculo Endopl£smico
HLA
Antfgeno de leucocitos humano
HSP
Protefna de choque t6rmico
INT
Interfer6n
Kb
Kilobases
KOa
Kilodaltons
LTh
Linfocito T cooperador (Helper)
LTc
linfocito T citotdxico
LTs
Linfocito T supresor
MHC
Complejo principal de histocompatibilidad
Mpb
MiRones de pares de bases
NK
Cdlula natural killer o asesina
TAP
Protefna de transportadora de p6ptidos
TCR
Receptor de linfocito T
TNF
Factor de necrosis tumoral
INDICE
PAG
INTRODUCCI6N
CAPITULO t
COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBIUDAD
ANTECEDENTES
1
ORGANIZAClQN GENETICA DEL MHC
2
ESTRUCTURA DE LAS MOLgCULAS HLA CLASE 1
9
ESTRUCTURA DE LAS MOL^CULAS HLA CLASE II
12
FUNCION BIOL6GICA DE LAS MOLgECULAS DE HISTOCOMPATIBIUDAD...13
NOMENCLATURA DE LOS ANTIGENOS HLA
14
HERENCIA DE LOS GENES HLA
15
CAPITULO II
RESPUESTAINMUNE
CELULAS QUE FORMAN PARTE DEL SISTEMA INMUNE
17
CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS
17
LINFOCITO B
18
LINFOCITO T
18
RECEPTOR DEL LINFOCITO T (TCR)
20
CAPITULO III
PROCESAM1ENTO Y PRESENTACION DE PEPTIDOS
MECANISMOS MOLECULARES Y CELULARES DE LA DEGRADACI6N
SELECTIVA DE PROTEINAS
23
PRESENTACI6N DE ANTIGENOS RESTRINGIDA POR MOL^CULAS
MHC-1
30
PRESENTACI6N DE ANTIGENOS RESTRINGIDA POR MOL^CULAS
MHC-II
35
CONCLUSI6N
40
BIBUOGRAFfA
41
INTRODUCClbN
Este trabajo se centra en la importancia que las mol6culas de
histocompatibilidad (moteculas HLA) tienen en el procesamiento y presentac»6n
de p6ptidos como un importante mecanismo para la activati6n de la respuesta
inmunol6gica en los seres humanos. Estas mol6culas pueden presentar p6ptidos
al receptor del linfocito T (TCR) por dos diferentes vtas, estos pueden ser
intracelulares o extracelulares, de esto depende la participaci6n de las mol6culas
HLA.
Aunque estudios recientes han demostrado que ambas mol6culas HLA
(Clase I y Clase 10 no estdn restringidas a presentar unicamente pSptidos
end6genos o ex6genos respectivamente, si no que existen vias alternas en las
cuales pueden presentar ambas clases de p6ptidos.
El objetivo de este estudio es actualizar el conocimiento sobre la
paiticipaci6n de las mol6culas HLA en el procesamiento y la presentation de
pgptidos.
La informaci6n se organiza en tres apaitados: en un primer momenta se
describe la organization gen&ica, estructura de las mol6culas HLA Clase I y II,
funcidn Biol6gica, nomenclature y herencia del Complejo Principal de
Histocompatibilidad,
posteriomiente se abordan las caracterfsticas m6s
importantes de las cOlulas que participan en la respuesta Inmune tales como
cOlulas presentadoras de Antigenos (CPAs), Linfocitos T y Linfocitos B),
finaimente se detalla el mecanismo del procesamiento y presentation de
p^ptidos hatiendo referenda a la degradation sefectiva de protefnas.
CAPITULO I
EL COMPLEJO PRINCIPAL DE HISTOCOMPATIBILIDAD
ANTECEDENTES
Los genes del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) llamado en
el humano sistema HLA (termino en ingl6s que signifies: Antigenos de
Leucocitos Humanos), se localizan en el brazo corto del cromosoma numero
seis y codifican para la sintesis de los antigenos HLA cuya funcibn es la de
presentar antigenos propios o extranos a los linfocitos T, aunque originalmente
fueron identificados por su capacidad para rechazar intensamente a los
transplantes alogenicos (1,2). El sistema fue descubierto en 1954 en virtud a su
extraordinario polimorfismo y por su capacidad para producir rechazo en
transplantes alogenicos. (1,4) Para la definici6n inidal de los antigenos HLA se
us6 serologia empleando antisueros que contenlan anticuerpos contra dichos
antigenos.
Los sueros provenian inicialmente de sujetos politransfundidos y un poco
despues de mujeres multiparas, los cuales se siguen usando en las tecnicas
serol6gicas (2) Existen cuatro clases de genes HLA. Los de Clase I codifican
p§ptidos transmembranales
de 44 kilo-daltones (KDa)
asociados no
covalentemente a una (32-microglobulina (18 KDa). Las mol6culas de Clase II
son heterodimeros transmembranales conformados por las cadenas a y p de 34
y 28 KDa respectivamente. Los productos de Clase III son heterog6neos ya que
incluyen a componentes del complemento como los factores C2 y C4 de la via
ctesica y el factor B de la via alterna, la proteina de choque termico HSP-70 y el
factor de necrosis tumoral - a (TNF- a), entre otros (3,5} Los productos de Clase
IV que participan en la inflamacidn como el TNF. (10)
Las moleculas HLA Clase I se expresan en la superficie de todas las
c6lulas nucleadas del organismo y las de Clase II esten presentes sobre los
linfocitos B, linfocitos T activados, macrofagos y cualquier celulas presentadora
de antigeno, pero pueden ser inducidas con interferbn - y y TNF sobre c6lulas
endoteliales, epiteliales y sobre otras estirpes celulares que normalmente no las
presentan (6).
Su funci6n principal es la de presentar peptides al receptor especffico de
los linfocitos T (TCR). Estos p6ptidos se generan a partir de protelnas que
asesan a la celula desde el exterior (peptidos ex6genos) o que son sintetizadas
intracelularmente ( p6ptidos end6genos) (7). Las mol6culas de Clase I presentan
peptidos end6genos por via clasica, mientras que las de Clase II presentan por la
via cl3sica peptidos ex6genos, actualmente se sabe que hay vias alternas de
procesamiento de antigenos, de modo que ambas mol§culas pueden presentar
antigenos enddgenos o ex6genos (8).
ORGANIZACION GENETICA DEL MHC
El MHC en el humano se extiende alrededor de 8Mpb de DNA y se
localiza en la banda 6p21.3 del brazo corto del cromosoma 6. Esta dividido en
regiones de acuerdo a las familias de genes. Clase I (telomerico). Clase II
(centromOrico) y Clase III (9) y recientemente se han propuesto los genes de la
regi6n IV (10).
REGION DE CLASE I
Existen tres loci ctesicos de Clase I denominados HLA-A, HLA-B Y HLAC, los cuales codifican para la sfntesis de la cadena a del antigeno de Clase I.
estos genes se expresan en todos los tejidos, variando su nivel de expresiOn, de
modo que el tejido linfoide y las celulas presentadoras de antigeno (CPAs) tiene
la mayor concentration, mientras que otras cOlulas y tejidos expresan niveles
bajos de estas protefnas como el espermatozoide, ovocitos, trofoblastos,
placenta y celulas del sistema nervioso central (SNC) (9).
Otros loci de Clase I no clasicos incluyen al HLA-E, HLA-F, HLA-G, HLAH y HLA-X. Estos genes son generalmente menos polimOrficos en comparaciOn
con los genes clasicos y codifican para la sfntesis de molOculas Clase I que
tienen una distribution tisular restringida.
Las moIOculas HLA-E se expresan en algunos tejidos, en la placenta y
en la interfase materno fetal, peno su nivel de expresiOn es muy bajo y las
moleculas pueden ser retenidas en el reticulo endopl£smico y es un ligando
para el CD94/NKG2, por lo que esta molOcula protege a la celula de la lisis. Su
expresiOn depende de que se cargue con peptidos derivados de otras moleculas
de Clase I y la ausencia de la expresiOn depende de un proceso neoplSsico o de
una infection viral (11). La molecula HLA-G se expresan en la placenta y su
funciOn estd relacionada con la supervivencia del feto. Recientemente se ha
demostrado que las moleculas de Clase I pueden interactuar con las celulas NK
para impedir la lisis mediada por dichas c6lulas (11,12). La regi6n de Clase I
contiene otros genes o fragmentos que pueden ser considerados como
pseudogenes(9)
OTROS GENES DE LA REGION CLASE I.
Se han identificado otros genes alrededor de la region de clase I
incluyendo a la p-tubulina, un gen que se expresa en altos niveles en la piel y el
proto-oncogen OCT3. El gen HSR1 es un miembro de una unica familia de
protelnas que se unen GTP. El gen MOG (Myelin/oligodendrocyte glycoprotein )
se encuentra en la regidn M del rat6n, y su localizacion en el humano en la
regidn de Clase I es un marcador evolutivo entre las dos especies (9).
Existen genes relacionados con Clase I y se encuentran cerca del locus
HLA-B. Entre estos se encuentran los genes denominados MICA y MICB, MICA
codifica para la sintesis de moleculas parecidas a Clase I que tienen cierta
homologla con el gen HFE (de la hemacromatosis) localizado cerca del HLA-F,
es muy divergente entre los mamiferos y es muy polimdrfico en los humanos,
pues se han identificado mSs de 40 alelos. Muchas de las mutaciones
identificadas no son sinbnimas y la importancia en cuanto a su funcidn aun se
desconoce (13). Los productos del gen MICA se encuentran expresados en
fibroblastos y en las c6lulas epiteliales del intestino. Tambi6n se sabe que la
expresi6n tanto de MICA como de MICB es inducida por el estr6s, reflejando la
presencia de un promotor similar al del gen para la protelna de choque t6rmico
HSP70. estas nuevas moleculas tambi§n son reconocidas en el intestino por las
c&lulas T que tienen un receptor para gliadina (gd), sugiriendo un posible papel
en el monitoreo de la integridad del epitelio intestinal bajo condiciones de estres
(9). En la figura 1 se sefialan todas las regiones mencionadas (14)
REGION DE CLASE II
Esta regibn se extiende por alrededor de 1000 kbp y abarca a todos los
genes A,B que codifican para la expresiOn de los heterodlmeros a, (3 conocidos:
HLA-DM, DN/DO, DP, DQ, DR. Tambien incluye a los genes involucrados en el
procesamiento antig6nico: LMP2 y LMP7 cuyos productos forman parte del
proteasoma y los loci TAP1 y TAP2 que gobiernan la sintesis de las protelnas
transportadoras de pOptidos (9). Los genes para las cadenas a y p estcin
arreglados por pares: DRA y DRB, DQA y DQB, DPA y DPB, pero el numero de
genes DRB y el de pseudogenes depende del haplotipo. Las regiones DQ y DP
incluyen un par de pseudogenes (DQA2, DQA3 y DQB2, DPA2 y DPB2). Las
protelnas DR a, DQ a y DP a se unen con sus respectivas cadenas (3 (DRB1,
DRB3, DRB4, DRB5, DQB1, DPB1) (9). Existe unicamente un gen en la regidn
de Clase II que no esta asociado con el sistema inmunotogico, este se llama
RING3 y su funcidn es la de actuar en el nucleo como una serin-treonin cinasa.
En la regidn de Clase II, existe un fragmento de 88 pb que se relaciona con la
secuencia de Clase I denominado HLA-Z1. Esta secuencia es mas hom6loga
con el pseudogen de clase I HLA-92 (9). La regi6n Dr contiene un gen DRA y 9
genes DRB (DRB1-DRB9) de los cuales s6lo son funcionales DRB1, DRB3,
0RB4 y DRB5. Los genes de Clase II no clasicos (moleculas chaperonas y
editoras para la presentaci6n de antigenos) Los genes HLA-DNA y DOB fueron
ignorados por mas de una decada despues de su descubrimiento, pero su
interns resurgio por los hallazgos de los loci homologos en la regidn H-2 del
rat6n, conocidos como Oa y Ob, respectivamente (9). DNA y DOB se encuentran
separados por al menos otros siete genes. Los productos HLA-DNA han sido
identificados a traves de sus MRNAs.
Los genes HLA-DMA y DMB estdn relativamente distantes de los loci
clasicos como el DR y tal vez se origin6 por duplicacion a partir de un locus
Clase II primordial en un estado temprano, probablemente un poco despues de
la duplicacion ocurrida para clase 1 y II (15). Se han descubierto genes similares
en posiciones equivalentes en la region H-2 del rat6n Ham ados Mb1 y Mb2. Las
moleculas HLA-DM intactas son necesarias para el intercambio de peptidos en el
sitio de uni6n al antigeno de la mol6cula DR dentro del endosoma donde se
carga el peptido. La expresion de los genes DM es inducido por interferon y y sus
productos se hallan en tejidos que expresan otras estructuras Clase II (9,15,16).
Existen un grupo de genes que participan en el procesamiento antigenico
y se encuentran cercanos a los de Clase I, localizados en la regi6n de Clase II
llamados TAP 1 y TAP2, pertenecen a la familia de transportadores A, B y C,
estas moleculas afectan el transporte de oligop6ptidos y proteinas largas a
traves de la membrana (17), las moleculas forman un complejo en la membrana
del retfculo endoplasmico que transporta peptidos desde el citoplasma hacia el
lumen del reticulo endoplasmico, ademds de que participan en el ensamble de
las moleculas de Clase I. Los TAP'S y las moleculas de Clase I esten asociadas y
la mayoria de las veces pueden inmuno-coprecipitar. A1 analizar cOlulas con
defectos en las moleculas TAP1 o TAP2 se ha observado que esto condiciona la
reduction de la expresiOn de molOculas de Clase I en la superficie celular y lleva
a una incapacidad para presentar la mayoria de los antigenos intracelulares a los
linfocitos T citotOxicos (LTC) (9, 17, 18).
Los genes LMP2 y LMP7 se hallan cerca de los genes TAP, y codifican
para componentes del proteasoma, los cuales estdn implicados en la digestion
de la mayoria de las protelnas citoplasmaticas de vida corta (17), Los genes LMP
son catallticos ya que las subunidades del proteasoma son parte tanto de
estructuras tipo a como de la familia 3 catalitica. Las protelnas LMP2 y LMP7
reemplazan otras dos subunidades |3 constitutivas del proteasoma llamadas 5 y e
y la production de las dos subunidades LMP inducidas por interferon y, alteran la
actividad proteolltica de los proteasomas a favor de los pOptidos m£s apropiados
para la uniOn a la molecula de Clase I (19).
Otro de los genes incluidos en Clase II es el que controla la slntesis de la
tapasina, molecula chaperona central para la actividad de TAP (17)
REGION DE CLASE III
La region que se encuentra entre los genes de Clase I y Clase II abarca
aproximadamente 1Mpb de DNA. Esta regiOn se ha llamado histOricamente
regiOn de Clase III y contiene genes heterog&neos en cuanto a su funciOn,
algunos de estos no han sido caracterizados totalmente pero se sugiere que
tienen un importante papel en la respuesta no especifica y en fen6meno
inflamatorio. Las proteinas que participan en la via cleisica del complemento (C2,
C4 y Bf o factor B de la properdina) y el factor de necrosis tumoral (TNF, LTA y
LTB) son genes con un papel importante en la inmunobiologia. Existen otros
genes Clase III cuya posible funci6n es la de senalizaci6n intracelular y en la
inflamacibn como el gen G15 que es un homologo al Scido lisofosfatidil, acetiltransferasa (10, 20,21)
REGION DE CLASE IV
Existen numerosos genes que juegan un papel importante en la
inflamaci6n como el TNF y la LFA, o que estSn expresados en c6lu!as
especializadas en del sistema inmunologico como lo son LST1/B144 e IC7, los
cuales estcin agrupados muy cercanamente. Estos abarcan aproximadamente
unas 300kb y se llaman ahora la regibn de Clase IV. (10, 22).
Esta regi6n se encuentra entre los 1835 y 1865 Mpb. (Como se muestran
en lafigura 1.)
La regi6n de Clase I se encuentra entre los 1950 y 3900 Mpb, la regi6n
de Clase II se encuentra entre las primeras 300 a 100 Mpb, inicicindose con
DPB2 y culminando con DRA y la regi6n de Clase II se localiza entre 1200 y
1900 Mpb. Entre estas tres regiones se encuentra una gran variedad de
microsatelites, que son secuencias pequefias repetitivas, dispuestas en tandem,
y cuya funci6n biolbgica se desconoce.
Mapa detallado del MHC tiumano
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FIG.1 Mapa de 1a organizacidn gen&ica del MHC en elHumano, tambi6n se muestra la organizacidn
individual de los genes que codifican para las mo!6cu1as HLA Clase I y II.
ESTRUCTURA DE LAS MOLECULAS HLA CLASE I
Las moleculas de clase I son glicoprotelnas transmembranales que
contiene 2 cadenas polipeptidicas unidas no covalentemente, una cadena
denominada a o pesada de 44 KDa que esta codificada dentro del MHC y una
cadena
p
llamada P2 microglobulina cuyo gen en el hombre este en el
cromosoma 15, la cadena pesada se divide en tres regiones: La regibn
extracelular, constituida por cuatro dominios 3 de la cadena a y 1 de la P2M, los
dos mds prdximos a la membrana (a3 y P2 microglobulina), tienen una estructura
simitar a las proteinas de la superfamilia de las inmunoglobulinas, est£n
bastantes conservadas entre las diferentes moleculas de Clase I. Los otros dos
dominios m3s distantes (a1 y a2) estan formados por el extreme animo terminal
de la cadena a y contiene 90 aminoScidos cada una. Ambos dominios
interactuan formando una plataforma de 8 cadenas p plegadas (cuatro de cada
dominio), sobre la cual se encuentran 2 a helices paralelas (una de cada
dominio), esta estructura forma una cavidad que es el nicho de unidn del p6ptido
cuyo tamano es 25A x 10A x 11A lo cual permite acomodar peptidos de 9 a 11
aa. Estos son presentados al linfocito T. Los extremos del nicho se cierran por
interaction entre los residuos de las cadenas de la a-helice y de los extremos de
la lamina p plegada (1, 3, 23,24).
El sito de uni6n estd rodeado por residuos aminoacidicos polimdrficos
que varfan entre las diferentes moleculas de Clase I. Esto origina variaciones en
la superficie quimica en el sitio de uni6n a los peptidos, to que da lugar a
diferentes moleculas en clase I capaces de unir a un gran repertorio de peptidos
y esto confiere una ventaja selectiva a ta especie en la defensa contra
patbgenos. (25). La secuenciacidn de las moleculas Clase I tanto en el humano
como de rat6n, indica que casi todos los residuos polimdrficos que varian entre
los diferentes alelos, se locatizan en cuatquiera de los bordes del a-h&Iice 6
sobre la Idmina P plegada (9, 26). En el nicho de la mol^cula de Clase I se
ESTRUCTURA DE LAS MOLECULAS CLASE I)
Las moleculas de clase II estan constituidas por 2 cadenas polipeptidicas
asociadas no covalentemente, una cadena a de (32 a 34KDa) y una p de (29 a
32 KDa) ambas codificadas dentro del MHC. Existen grandes similitudes con la
molecula de Clase I. La regi6n extracelular esta formada por 4 dominios 2 de
cada cadena, los dos mas pr6ximos a la membrana ( a2 y p2) pertenecen a la
superfamilia de las inmunoglobulinas y son esencialmente no polimbrficos pero
tienen algunas variaciones entre los diferentes loci de clase II. La interacciGn
entre estos dos dominios es importante para la estabilidad de la molecula de
clase II, el dominio p2 interactua con el CD4 de la c6lula T durante el
reconocimiento del complejo p6ptido-MHC por su TCR. Los otros dos dominios
(a1 y pi) formados por unos 90 aa. Cada uno, esten formados por el extremo
amino terminal de cada cadena, interaction para formar una plataforma de 8
cadenas p plegadas sobre la cual descansan 2 a helices. Esta estructura forma
el piso y los lados del nicho de unibn al peptido, en donde ambas cadenas
participan. En estos dominios se encuentran concentrados los residuos
polim6rficos en los lugares en donde la a h6lice y la lamina p plegada entran en
contacto con el peptido.(9). Los peptidos en Clase II sobresalen por los extremos
del nicho ya que 6ste se encuentra abierto a diferencia de Clase I que se
encuentran
cerrados y el peptido queda encerrado. Esta molecula
puede
acomodar peptidos de 10 a 30 aa. Unidos por una gran cantidad de puentes de
hidrogeno, formados entre las cadenas laterales de los residuos de aminoacidos
de la molecula y dtomos del esqueleto del pgptido (29)
Estructura dc las moleculas M H C de clase I I
Hendd
iura de umon
al peptd
io
FIG. 3 Estructura de las moteculas HLA Clase II en el cuadro a se muestra una imagen tridimensional,
en el cuadro b se representa una imagen del esqueleto de la molecula, en el cuadro c se muestra
una imagen vista por arriba mostrando el nicho de unidn del peptido y en el cuadro d una
representacidn didActica de dicha motecula.
FUNCION
BIOLOGICA
DE
LAS
MOLECULAS
DE
HISTOCOMPATIBILIDAD
En virtud a su descubrimiento en los anos 50 cuya compatibilidad era la
base para la aplicacibn clfnica en los transplantes y muy pronto se observ6 la
correlaci6n en humanos entre el rechazo de Organos y la compatibilidad HLA
debida a los ahora llamados antigenos clase I. M£s adelante se demostrO que
los genes dentro del MHC tambien controlan la respuesta alogOnica medida por
el cultivo de mezcla de linfocitos (CML) (50), que se deben a las diferencias
interindividuales de los antigenos llamados clase H.
El verdadero papel Biologico de las moleculas HLA es la induction y
regulation de la respuesta inmunolOgica contra los antigenos extranos y su
funtiOn central es la presentation de peptidos antigenicos al receptor del linfocito
T (TCR) (51).
NOMENCLATURA DE LOS ANTIGENOS HLA
Por el constante incremento del numero de genes y alelos reconocidos
dentro del MHC, su nomenclature esta continuamente en revision. De acuerdo a
la nomenclatura genetica international, se identifica primero el locus seguido por
un niimero que reconoce al alelo. Para la proteina que se define por serologia o
por tecnicas celulares, sOlo se indica el locus y un numero ejemplo. ( HLA-A2,
A24; B7, B44; Cw1, Cw2; DR1, DR17; DQ1, DQ2; DPw1, DPw2). En el caso del
gen que se muestra por tecnicas moleculares se denomina la letra del locus y un
asterisco, seguido de Oste, los primeros dos numeros indican la designation
serolOgica del alelo y los siguientes senalan el subtipo molecular ejemplo. ( HLAA*0201, A*0202; B*1501, B*1502). (30). La ultima lista oficial de protelnas HLA
que se publico en diciembre del 2002 se enlista en la tabla No1.
LOCUS
No.DE ALELOS
LOCUS
No. DE ALELOS
3
HLA-A
250
HLA-DRA
HLA-B
490
HLA-DRB1
315
HLA-C
119
HLA-DRB2
1
HLA-E
6
HLA-DRB3
38
HLA-F
1
HLA-DRB4
12
HLA-G
15
HLA-DRB5
15
HLA-DRB6
3
HLA-DRB7
2
HLA-DRB8
1
HLA-DRB9
1
HLA-DQA1
22
HLA-DQB1
53
HLA-DPA1
20
HLA-DPB1
99
HLA-DOA
8
H LA-DOB
8
HLA-DMA
4
HLA-DMB
6
TAP1
6
TAP2
4
MICA
54
TABLA No. 1 Lista oficial de los genes y proteinas HLA publicada en diciembre del 2002.
El total de alelos Clase I cl6sicos y no cl6sicos hasta diciembre del 2002 es de 881, el total de alelos
Clase II cl&sicos y no c&sicos, mcluyendo los TAP1, TAP2 y MICA es de 675. Se han deserito hasta
ahora un total de 1556 variantes moleculares del MHC.(31).
HERENCIA DE LOS GENES HLA,
El MHC se hereda de acuerdo a la primera ley de Mendel, en forma
codominante y en bloques de Haplotipos completos. La frecuencia de
recombination es muy baja debido a que los loci estan muy cerca entre si. Los
descendientes heredan un haplotipo proveniente de uno de los cromosomas
maternos y otro que viene de uno de los cromosomas paternos, conformando el
genotipo que lleva la information gen£tica de los progenitores. Cada individuo
expresa al menos 12 o 14 antigenos HLA en su genotipo, de los cuales seis o
siete vienen del haplotipo materno y seis o siete del paterno. Cada cromosoma
contiene un antigeno del locus A, uno del B, uno del C, uno del producto del
gen DRB1 y puede haber uno del DRB3, 4 6 5. Uno del DQ y uno del DP y
puede contener un Bw4 o Bw6. Una de las caracterlsticas ntes importantes del
complejo HLA es que existen ciertos antigenos que tienden a encontrarse juntos
en un mismo individuo, mas de lo esperado, fenomeno que se conoce como
"desequilibrio de enlace" 6 A. Este desequilibrio de enlace probablemente
confiere una ventaja selectiva a la especie humana, pues cualquier antigeno del
locus A deberla tener las mismas oportunidades de combinarse en el mismo
individuo con cualquier antigeno de otras regiones. Sin embargo en la poblation
hay ciertas combinationes que existen m£s de lo que se espera teoricamente.
Como el sistema este en equilibrio genetico de Hardy Weinberg, la probabilidad
que existe de encontrar henmanos idOnticos en una misma familia es del 25%, de
encontrar hermanos diferentes es del 25% y que compartan un haplotipo es del
50%.(32, 33)
CAPITULO II
RESPUESTA INMUNE
CfzLULAS QUE FORMAN PARTE DE LA RESPUESTA INMUNE
En los organismos superiores existen diversos mecanismos de lucha
contra las infecciones virales. El sistema inmune cuenta con 3 poblaciones
celulares especializadas directamente en la lucha contra la irifecci6n viral: las
c6lulas presentadoras de antlgeno, los linfocitos B y los linfocitos T.
CELULAS PRESENTADORAS DE ANTIGENOS
Son las encargadas de capturar los antigenos circulates del medio,
internalizarlos, procesarlos y presentarlos de forma adecuada (unidos al
complejo principal de histocompatibilidad de clase II) para que sean reconocidos
por los linfocitos T "helper" (LTh). Entre ellas est£n los monocitos circulantes y
los macrdfagos, las c6lutas dendriticas, c6lulas de Langerhans, c6lulas de
Kupfer, etc. En un sentido mSs amplio, el termino CPA tambi6n engloba al resto
de las c£lulas nucleadas del organismo, puesto que todas ellas son capaces de
expresar moleculas del comple}o principal de histocompatibilidad de clase I y, en
caso de ser infectadas por un virus, son capaces de incorporar a ellas peptidos
derivados de sus proteinas, para presentar el conjunto al sistema inmune y que
£ste determine si estas c£lulas deben o no ser eliminadas. (34)
LINFOCITOS B
Son un tipo particular de linfocitos que tambiOn actua como CPA para los
LTh. Poseen en su superficie receptores muy especlficos para el tipo de
antigeno que han de reconocer los anticuerpos de superficie. Este tipo de
receptor hace que la actuation de los linfocitos B sea mucho m&s efitiente y
especifica que el resto de las CPA y su respuesta se considera por ello
monoclonal. Los linfocitos B, segun su estado de activation, se pueden clasificar
en 2 tipos: los linfocitos B de memoria que mantienen su espetificidad, si bien no
esten activados y las cOlulas plasm Sticas, que son los linfocitos B que, una vez
reconocido de forma especifica un antigeno, se han diferentiado, y son capaces
de producir anticuerpos de su misma espetificidad en altas cantidades.
LINFOCITOS T
COIulas que durante su maduratiOn timica se les induce la expresiOn en
superficie de su receptor caracteristico (el receptor cOlulas T o TCR), que forma
un complejo con la molOcula CD3, adem£s de molOculas accesorias que tendr^n
una funciOn fundamental en los procesos de reconocimiento antigOnico y
activation del linfocito T. Una vez maduras, las celulas T funcionales migran a la
sangre y a los Organos linfoides perrfericos. Hay 3 subpoblaciones principales de
linfocitos T: los linfocitos T "helper" (LTh) o cooperadores, directores de la
respuesta inmune mediante la production de citoquinas, los linfocitos T
"citotOxicos" (LTc), que actuan como un potente brazo efector del sistema
inmune al eliminar c6lutas potencialmente pat6genas (tumorales, infectadas por
virus, bacterias o protozoos) y los linfocitos T "supresores" (LTs) con actividades
reguladoras de la respuesta inmune.
Atendiendo a la expresion en superficie de las moleculas CD4/CD8,
tradicionalmente se han clasificado los LTh como CD4 y los LTc y LTs como
CD8. Se ha observado, sin embargo, que la distinci6n entre expresi6n en
superficie de estas moleculas y las propiedades helper, citotdxicas o supresoras
de los correspondientes linfocitos no es siempre tan clara como se pensaba, y
as(, se han descrito linfocitos CD4, con actividad citot6xica y supresora y
linfocitos CD8, capaces de producir interleucinas que intervienen en la
maduraci6n de la actividad citotbxica. ( 34,35,36)
AdemSs de estas c6lulas que acabamos de describir, que de manera
constitutiva (aunque no siempre con los mismo niveles) expresan MHC-II, hay
otras categorias celulares en las que puede inducirse la expresi6n de MHC-II
por el interferbn gamma (IFN-y).- Estas c6lulas incluyen las epiteliales,
mesenquimales, y vasculares endoteliales, que se ha demostrado que pueden
adquirir propiedades de APCs cuando son estimuladas in vitro a producir
moleculas del MHC-II. El papel fisiol6gico en la respuesta inmunitaria {in vivo)
frente a antigenos proteicos no esta definido. Probablemente, la respuesta
inmunitaria es iniciada por las APCs tipicas, las que expresan MHC-II
constitutivamente. Esto conlleva la estimulaci6n de c§lulas T y la producci6n de
IFN-y por esas c6lulas, con la consiguiente estimulaci6n, entre otras c&ulas, de
cOlulas que adquieren la funcionalidad de APCs. Como resultado, hay un mayor
nOmero de cOlulas funcionando como APCs, con lo que el reconocimiento y
presentation de antigenos es mas eficiente. Es decir, que hay un efecto de
amplification mediado por el IFN-y. Puesto que pr£cticamente todas las cOlulas
nucleadas expresan MHC-I, todas las cOlulas pueden presentar antigenos
extraftos sintetizados endOgenamente a CTLs-restringidas por MHC-1, y por lo
tanto servir de dianas a las CTLs CD8+. Este es, por supuesto, un mecanismo
importante de defensa frente a los virus, que pueden infectar cualquier tipo de
celula nucleada. Varias citoquinas derivadas o producidas por las cOlulas T,
como el IFN-y y el factor de necrosis tumoral (TNF) aumentan la expresiOn de las
molOculas MHC-I. Esas citoquinas son producidas por las CTLs, por lo que se
supone que la regulation de la expresiOn de MHC-I por esas citocinas sirve para
amplificar las reacciones CTLs-dianas.
RECEPTOR DEL LINFOCITO T (TCR)
El reconocimiento del antigeno por la cOlula T mediante su receptor es el
estfmulo initial para su activaciOn. El TCR este compuesto por varias proteinas
integrates de membrana de las cuales 2 son polimOrficas y reconocen al
complejo MHC-pOptido, el resto son invariables y esten implicadas en el proceso
de transduction de sefiales.
En la mayoria de las cOlulas T, el TCR este formado por un heterodimero
compuesto por una cadena a y una cadena (3 unidas covalentemente por un
puente desulfur6. En menos del 5 % de todas las celulas T sanguineas y en
aproximadamente el 10 % de las T intestinales humanas, el TCR esta constituido
por una cadena y y una 5. En ambos casos, cada cadena tiene una regi6n
variable y una constante codificadas por genes independientes que se
recombinan durante 1a diferenciacidn
de la c6lu!a T, (49). Diferentes
proporciones de las regiones variables interactuan con la molecula MHC y con el
p6ptido. La c6lula T esta restringida a reconocer al p6ptido generalmente en el
contexto de MHC I cuando la c6lula T es CD8+ y en el contexto de clase II
cuando el T es CD4+ la restricci6n no depende de la especificidad conferida por
el TCR. (50)
FIG.4 Representaddn esquemitica del receptor del linfocito T (TCR).lnteractuando co
las motecula HLA de Clase I.
CAPITULO III
PROCESAMIENTO Y PRESENTACI6N DE PEPTIDOS
MECANlSMOS MOLECULARES Y CELULARES DE LA DEGRADACI6N
SELECTIVA DE PROTEfNAS (PROCESAMIENTO DE PEPTIDOS)
Todas las protefoas celulares de cualquier organismo se degradan,
continuamente y medlante mecanismos especfficos y regulados, hasta
aminoScidos. Este proceso de degradacidn intracelular de proteinas, pese a su
aparente Inconveniencia, ocurre a gran escala y cumple funciones esenclales
para la supervivencia celular, tales corno:
1) El control de la divisi6n, la proliferaci6n y la diferenciaci6n celulares,
as! c6mo el de los mecanlsmos de rnorfog6nesis, envejecimiento y
muerte (tanto por necrosis c6mo por apoptosis).
2) La fabricacidn de p6ptidos antig6nlcos para su presentaci6n por el
complejo principal de histocompatibilidad al sistema inmuno!6gico.
3)
La adaptaci6n de la maquinaria enzimatica oelular a cambios
ambientales
4) La eliminaci6n de proteinas no funcionales o "errxJneas".
5) El control del trSfico intracelular de proteinas.
6) La provision a las cOlulas, en situaciones de estrOs como en el
ayuno, de aminodcidos utilizables como fuente de energla o para la
sfntesis de proteinas m6s necesarias en tales conditioner etcetera.
Los mecanismos moleculares y celulares de la degradation selectiva de
protelnas, una de las funciones celulares b^sicas peor conocidas todavfa, a
pesar de los considerables avances realizados en los ultimos tinco aflos. De
hecho, el aspecto que m6s llama la atenciOn sobre este proceso es el de que no
todas las proteinas se degradan con la misma rapidez, sino que existen notables
diferencias en esas velocktades (que habituaimente se expresan en tOnminos de
"vida media" de las protefnas, o tiempo requerido para degradar la mitad de las
molOculas de una protelna presentes en la cOlula en un momento determinado).
Puesto que las vidas medias de las diferentes protefnas de una misma cOlula
pueden variar entre unos pocos minutes hasta algunas semanas, es evidente
que la cOlula debe disponer de mecanismos que le permitan discriminar, en una
situation determinada, que protefnas deben degradarse y cuales no. En las
cOlulas eucariOticas superiores existen numerosas vfas degradativas, divididas,
por cuestiones histOricas, en dos grandes grupos: las vfas no lisosomales y las
vfas lisosomales de degradation intracelular de protefnas.
Las vfas no lisosomales intervienen, al menos, en la degradation de
protefnas "anormaies" y protefnas de vida media muy corta de gran importantia
(por ejemplo las ciclinas, que controlan en diversos puntos la progresiOn del ticio
de division celular; diferentes factores de transcription, muchos de los cuales son
tambi6n proto-oncogenes puesto que formas mutadas de los mismos dan lugar a
transformaci6n celular; proteinas reguladoras de las diversas rutas metab6Iicas;
etcetera.). Las vfas no Jisosomafes acaparan, actualmente, una gran parte de los
estudios de degradaci6n intracelular de proteinas, ya que se piensa, por muchos,
que son las principales responsables de su selectividad. En este grupo, el papel
mas importante, con mucho, en la degradacidn intracelular de proteinas lo
desempeftan los diferentes proteasomas (el 20S, s6lo o unido a diferentes
compiejos reguladores como el 19S o el PA28 y, probablemente, otros). Estos
compiejos supramoleculares son los responsables de (a prote6lisis que se
produce en diferentes vfas de degradaci6n de proteinas, dependientes o
independientes del poiip6ptido ubicuitina. Adem6s de los proteasomas, las vfas
no lisosomales incluyen tambi6n a otras proteasas, cuyo papel en el conjunto de
ia degradaci6n intracelular de proteinas parece sin embargo tener mucha menor
relevancia. En este grupo se incluyen las calpainas (proteasas reguladas por los
niveles celulares de Ca++) y otras proteasas localizadas en el interior de
diversos orgdnelos (como las mitocondrias o elreticuloendopl£smico) y todavfa
mal caracterizadas o, incluso, no jdentificadas aun.
Los proteasomas, llamados tambten anteriormente compiejos de la
proteinasa multicatalitica o complejo mutticatalitico de endopeptidasas, son
proteinas de unos 740 kDa de masa molecular, ampliamente distribuidas en
c&ulas eucari6ticas, con, al menos, cinco actividades proteofrticas diferentes.
Entre 6stos se incluye una nueva, cuyo sitio activo reside en una treonina Nterminal. En c6lulas de mamifero esten formados por cuatro anillos heptam6ricos
apilados en untiffndrohueco. Cada anillo consta de 7 subunidades distintas, de
masa molecular entre 21 y 35 kDa, pertenecientes a dos familias: a y B,
localizadas en los aniltos exteriores e interiores,respectivamente,del cilindro. La
mayor parte de las subunidades estSn constituidas por dos copias que ocupan
posiclones equivalentes en las dos mitades simOtricas del cilindro, lo que resulta
en una estructura con doble simetrfa. Sin embargo, el numero de subunidades
en celulas de mamffero es mayor de 14 y, adem&s, algunas subunidades
aparecen con varias isoformas. Todo esto posibilita la existencia de
subpoblaciones del proteasoma con distintas funciones. AdemSs, el proteasoma
20S, puede formar parte de complejos mayores. Uno de ellos es el 26S, de
aproximadamente 2 MDa de masa molecular, constituido por un coraz6n
proteoh'tico, el proteasoma 20S, y por varias otras proteinas reguladoras
(algunas de las cuales son ATPasas) agrupadas en la partfcuta 19S. Hasta dos
de estas partfculas pueden disponerse en cada uno de los dos extremos del
cilindro. Los proteasomas intervienen en las vias no lisosOmicas de degradao"6n
intracelular de protefnas, tanto dependientes (el 26S pero no el 20S) como
independientes del po!ip6ptido ubicuitina. Otro complejo puede formarse entre el
proteasoma 20S y el regulador 11S (o PA28), compuesto de dos subunidades
hom6logas formando un anillo, al parecer, heptamSrico. Este complejo se piensa
que interviene en la production en el citoplasma celular de pOptidos antigOnicos
que pasarfan al retfculo endoplasmic© a trav6s de las proteinas del transportador
asotiado con el procesamiento de antigenos (TAP) para su presentation por el
complejo principal de histocompatibilidad clase I.
Las vfas lisosomales sonresponsables,al menos, de la degradation de
protefnas extracelulares que entran por endocitosis, de fase fluida o mediada por
receptores, a las c6iulas y tambten de protefnas Intracelulares cuando las c6Iulas
se encuentran en situaciones de estr6s (c6mo por ejemplo en el ayuno). Los
lisosomas representan, en ciertas conditiones, la principal vfa degradativa que
opera en las c&ulas eucariOticas. Existen numerosos mecanismos para la
entrada a los lisosomas de las protefnas para su degradation: endocitosis,
crinofagia, conversion directa de clstemas del retfculo endoplasmic*) en
lisosomas, microautofagia, macroautofagia y transporte directo de la proteina
mediado por ia proteina de choquetermicoconstitutlva de 73 kDa (HSP73). Se
ha descrlto una vfa lisosomal que es capaz de discriminar entre diferentes
protefnas, es decir, que a diferencia de lo que ocurre con el principal (en
terminos cuantitativos) mecanismo lisosomal (la macroautofagia), muestra una
selectividad en cuanto a la elecci6n de los substratos de la maquinaria
degradativa. El sistema "in vitro" descrito en hfgado de rata parece tener algunas
semejanzas con el transporte directo de protefnas, mediado por la HSP73,
descrito por ei laboratorio de J. Fred Dice (Dept. of Physiology, Universidad
Tufts, Boston, MS) en fibroblasts. Mediante este sistema "in vitro" se ha
identificado un intermediary potential en el transporte de algunas protefnas a
lisosomas. Asimismo, se ha encontrado que una porciOn de las molOculas de
HSP73 se encuentra en la caratitosOlicade la membrana lisosomal y, tambi6n,
dentro de una subpoblaciOn de lisosomas que se han identificado, aislado,
caracterizado y demostrado que interviene en el transporte mediado por HSP73.
TambiOn se esta investigando el papel de la HSP73 lisosomal y citosOlica, el ATP
y otros metabolites citos6licos en la maquinaria lisosomal de importation y en
los varies pasos del transporte. y la importancia relativa de esta vfa lisosomal en
diferentes tejidos y en diversas conditiones fisiokigicas y patofOgicas en
comparacidn con otros mecanismos lisosomales y no lisosomales. (40,41,42)
PRESENTACI6N DE PEPTIDOS
Los linfocitos B son capaces de reconocer directamente antigenos
solubles por medio de los anticuerpos de su superficie. Sin embargo, los
linfocitos T para hacer su reconocimiento requieren la presentia de una
pobfati6n histocompatible de cOlulas accesorias que procese la proteina. Los
fragmentos peptidicos derivados de ella se unirSn a las moteculas del MHC, que
los presentarin en superficie de forma adecuada para que sean reconotidos por
los linfotitos T mediante su TCR.
Este procesamiento, asf como la uni6n del antigeno procesado a las
moleculas de histocompatibilidad, difiere cuando se trata de antigenos que van a
ser presentados vfa MHC-I o MHC-ll.(36,37)
Los antigenos presentados por vfa MHC-I son predominantemente
protefnas citosdlicas. Estas protefnas pueden ser propias, protefnas sintetizadas
por el ARN de un virus que se ha introdutido en las c6lulas o protefnas liberadas
por una bacteria o protozoos par&sitos que han penetrado en eltitosol.DespuOs
de su procesamiento, los p6ptidos generados se translocan al interior del reticulo
endopl^smico por medio de una proteina transportadora (TAP). Una vez dentro
del reticulo endoptdsmico, los p6ptidos se unen a las moleculas MHC-I y la 02microglobulina. Esta unidn estabiliza el complejo MHC-i/p6ptido/02m y permite
su transporte a trav6s del aparato de Golgi hasta la superfide celular, para ser
reconocido por los LTc. Si bien la mayoria de los compiejos se cree que se
generan en el reticulo endopttsmlco (RE) con moleculas MHC-I de nueva
sintesis, hay autores que sugieren una funci6n importante para las moleculas
redcladas desde la superfide celular en endosomas, al igual que ocurre con las
moleculas MHC-II.(36,38)
Los antfgenos que van a ser presentados por via CMH-II sueien ser
proteinas extracelulares. Las moleculas del CMH-II se unen a los fragmentos
peptidicos que derivan de ella, una vez que han sido fagocitadas o intemalizadas
dentro de la c6lula y procesadas mediante proteasas en compartimentos
acidicos endosomales/lisosomales. El complejo MHC-ll/p6ptido, asi formado, es
extremadamente estable y puede estar en la superfide celular durante dias.
Previamente a esta asociacton, ha tenido iugar la liberation de la cadena
invariante, unida a las moleculas del CMH-II, desde su sintesis en el reticulo
endopldsmico. En esta via de presentati6n, los p6ptidos pueden unirse a
moleculas MHC-II de nueva sintesis, liberadas de su cadena Invariante, al
fusionarse las vesiculas que las aimacenan con aquellas donde ha tenido Iugar
el procesamiento de antigeno. POptidos derivados del procesamiento del
antigeno podrian unirse tambiOn moteculas CMH-II redcladas desde la superfide
celular y, una vez que se han unido, volver a ser transportadas a la membrana
para ser vistas por los LTh. Aunque esta posibilidad se cree que tiene menor
trascendencia, y la mayoria de los autores sugiere que son moleculas de nueva
sintesis las que se unen con los pOptidos derivados del procesamiento
antigOnico. (36,39)
PRSENTACION DE ANTIGENOS RESTRINGIDOS POR MHC CLASE I
Como ya se ha mencionado anteriormente, los linfocitos T CD8+, que
mayorltariamente son CTLs, reconocen antigenos asociados a moleculas de
MHC-I. Ademis, las c6lu!as T CD8+ generalmente reconocen antigenos que son
sintetizados dentro de las c6lulas y luego expresados en sus superficies en
asociacibn
MHC-I.
Los ejemplos
d&sicos de
antigenos
sintetizados
endogenamente son las protelnas virales y los antigenos tumorales. Las CTLs
son el principal mecanismo de defensa antiviral y pueden tambi6n tener un papel
importante en la destruction de cOlulas tumorales.
Los andlisis in vitro de la uniOn de p6ptidos inmunogOnicos a MHC-I
indican que es esencialmente el mismo que en el caso pOptido-MHC-ll
comerrtado anteriormente. Cada mo!6cula de MHC-I tiene una unica cueva
molecular o regi6n de uniOn de pOptidos capaz de acomodar pOptidos de 9-11
aminoAcidos. La afinidad de MHOI por los pOptidos es del orden de 10-6M.
Diferentes p6ptidos pueden unirse a la misma molOcula de MHC-I y competir
entre si para ser presentados. Cualquier p6ptido de los probados pueden unirse
indistintamente a mol6culas de clase I y II del MHC, y no parecen existir motivos
estructurales que confieran una especificidad de uni6n a una u otra mol6cula. El
que un antigeno sea presentado en un contexto u otro de motecula de MHC
parece ser dictado fundamentalmente por el compartimiento intracelular en el
que se iocaliza el antigeno proteico. Los antigenos que se sintetizan
endogenamente en las c&ulas generalmente atraviesan compartimentos
intracelulares diferentes que los antigenos que son endocitados desde el
exterior.
Esto viene apoyado por varios estudios:
1. Si una proteina viral, como la nucleoproteina del virus influenza, o
una proteina como la ovoaibtimina, se arteden de forma soluble a
una c6lula que expresa MHC-I y MHC-II, el antigeno es
intemalizado,
procesado,
y
presentado
exdusivamente
en
asotiati6n con MHC-II. Adem6s este antigeno es reconoddo por
c£lulas T CD4+ y no sensibUizan a las APCs frente a la iisis por
CTLs.
Por otra parte, si el gen que codifica para la proteina viral o la
ovoalbumina se transfecta a las APCs, con lo que esos antigenos se
sintetizan endogenamente, las cOlulas se vuelven sensibles a la Iisis
por las CTLs CD8+ de un modo restringido por MHC-I, y esa c6luia
no es capaz de estimular c£lulas CD4+.
Parece que et punto clave en este proceso no es que la protelna sea
o no sintetizada intracelularmente, sino su localization intracelular.
Por ejemplo, si un antigeno se introduce en el citoplasma de una
cOlula que previamente se ha permeabHizado, el antigeno se
procesa y presenta siempre unido a MHC-I. Esto apoya de nuevo la
idea de que el trdfico intracelular de los antigenos endocitados y
sintetizados endogenamente es claramente diferente.
2. La presentation de algunos antigenos sintetizados endogenamente
a cOlulas CD8+ no es inhibida por agentes lisosomotrOpicos como la
cloioquina, mientras que si lo es a cOlulas CD4+ la de antigenos
virales aftadidos extemamerrte. Esto sugiere que el procesamiento
de antigenos sintetizados endogenamente no tiene lugar en
compartimerrtos intracelulares acfdicos.
3. La presentation restringida por MHC-I de antigenos sintetizados
intracelularmente requiere la asociatiOn del antigeno con nuevas
molOculas de MHC-I sintetizadas en el retlculo endoplasmStico (ER).
Esto ha sido demostrado de dos maneras. En primer lugar, la
Brefeldina A, que es un inhibidor de las salida de protelnas del ER,
puede bloquear el transporte y procesamiento post- traductional de
todas las protelnas sintetizadas de novo, incluyendo MHC-I y II y las
proteinas virales sintetizadas
intracelularmente.
Mediante
el
tratamiento con este agente de hecho se inhibe fundamentalmente
la presentationrestringidapor MHC-I m£s que por MHC-II. Por otra
parte la proteina E19 de adenovirus se une especfficamente a MHCI, impldiendo su transporte fuera del ER. Cuando se aftade esta
proteina, tambiOn se inhibe la presentationrestringidapor MHC-I.
Por lo tanto, la asotiatiOn de antigenos con MHC-I o MHC-II depende
del trafico intracelular a travOs de diferentes compartimentos . En la mayon'a de
los casos estudiados, el hecho de que siga uno u otro camino intracelular esta
dictado por "de dOnde viene el antigeno". Los antigenos sintetizados
endogenamente acaban asotiados a MHC-I, mientras que los sintetizados
exogenamente acaban asotiados con MHC-II. Sin embargo, se han visto
excepciones, en ias que proteinas sintetizadas endogenamente se presentan a
las cOlulas T en asotiatiOn con moiOcuias del MHC-II.
Como es lOgfco, quedan muchas preguntas todavfa sin contestation
sobre la biologia de la presentation de antigenosrestringidapor MHC-I. El Iugar
donde se procesan los antigenos a pOptidos antes de la asotiatiOn con MHC-I
no se conoce, ni tampoco se conoce cOmo los pOptidos derivados de los
antigenos procesados entran en el ER para asociarse con las mol6culas de
MHC-I que se acaban de sintetizar. Existen algunas evidentias de que el ER por
si mismo puede contener enzimas proteoliticos capaces de generar p6ptidos
inmunogOnicos. Por otra parte, dado que ambos tipos de molOcuias MHC-I y II
se sintetizan en ei ER, y como hemos visto los p6ptidos inmunogOnicos son
capaces de asociarse indistintamente a ambos tipos de molOculas, debe existir
algun mecanismo que evite que los p6ptidos derivados de antigenos sintetizados
intracelularmente se unan a MHC-II. Se ha sugerido que esto puede darse
porque los MHC-II, durante su estancia dentro de la c6lula y justo despu6s de su
sfntesis, tienen asociada una cadena polipeptidica invariable (gamma, 30Kda.,
no est£ presente en la motecula MHC-II madura en la superficie celular) que no
existe en los MHC-I, y que puede interferir al unirse a la cueva molecular de
MHC-I, con la uni6n de p6ptidos a estas mol6culas. Las moleculas MHC-II en su
camino a la superficie celular sueltan esta cadena gamma y entonces ya pueden
unir p^ptidos antig6nicos, al interseccionar las vesiculas conteniendo MHC-II con
las vesiculas conteniendo antigenos intemalizados y procesados. (47,48)
Antigen Processiny, Panel A
FIG.5 Esquema del procesamiento y la presentacion de p6ptidos mediante las moleculas
HLA Clase I.
PRESENTACI6N DE ANTIGENOS RESTRINGIDOS POR MHC CLASE II
Tras el procesamiento de antigenos, Ostos quedan encerrados en
vesiculas unidas a mernbranas, y se unen a MHC-II de las APCs. El Iugar exacto
de esta asotiatiOn no es conocido. Se ha sugerido que las moleculas MHC-II se
sintetizan y transportan hasta la superfide celular en las llamadas vesiculas
post-Golgi. Segun este modelo, las vesiculas conteniendo moleculas del MHC
interceptan fisicamente ios endosomas conteniendo antigenos procesados y alii
tiene Iugar la asotiatiOn entre ambas molOculas. Los compiejos pOptidos-MHC-ll
se transportan y expresan entonces en las superficies celulares de las APCs.
Tampoco se conoce cOmo un antigeno endotitado por una APC evita la
degradation proteolitica completa. Se ha sugerido que un mecanismo para eHo
es pretisamente su uniOn con las molOculas del MHC. En este sentido, se ha
visto que los pOptidos unidos a MHC son muyresistentesa la degradation por
proteasas in vitro, mientras que los mlsmos pOptidos son muy sensibles cuando
no esttta unidos. (43,44)
Las caracteristicas mds importantes de la uniOn entre pOptidos y MHC-II son
las siguientes:
1. Varios pOptidos pueden unirse a la misma molOcula de MHC. En
experimentos de competition, se vio que oligopOptidos similares
estructuralmente compiten entre si en la presentation a las cOlulas
T. En algunas ocasiones esta similaridad estmctural no es, de
hecho, tanta. Por otra parte, se ha demostrado (cuando se cristalizO
una molOcula de MHC-II) que unicamente existe una regi6n de unidn
de pOptidos (cueva molecular) por moldcula de MHC. Estas
observaciones, junto con el dato de la existencia de un numero
grande pero limitado de alelos del MHC expresados en un mismo
individuo, sugieren o apoyan la hipOtesis de que las moleculas del
MHC poseen una espetificidad no muy fina en su capatidad de unir
pgptidos, y que la especificidad dereconocimientodel antigeno
reside mayoritariamente en los receptores de los antigenos
presentes en las cOlulas T. Por otra parte, las moleculas del MHC no
unen todos los antigenos extraftos de una manera indiscriminada, o
sea que hay una cierta espetificidad.
2. La asociaci6n MHC-p6ptido es de baja afinidad (aprox. Kd. 10-6M),
con una velotidad de asociati6n y disociacibn muy lenta. En
solucidn, los pOptidos se unen a las mol6culas del MHC, y las
uniones llegan a saturation entre 15 y 30 minutos, manteniOndose la
uniOn hasta 6hrs. La lenta velotidad de unidn sugiere que pueden
estar existiendo cambios confonmationales en el pOptido, cambios
necesarios para la unidn a la molOculas del MHC. La lenta velotidad
de disociatiOn puede ser responsable de que los complejos
persistan un tiempo largo sufitiente como para que interactionen
con las celulas T.
3. La asociaciOn entre los pOptidos y el MHC esta determinada por la
estructura primaria y secundaria de ambas moleculas. Hay muchos
estudios al respecto, que han podido efectuarse porque la
asotiatiOn entre ambas moleculas puede hacerse con antigenos
procesados in vitro mediante tratamientos con proteasas. Lo que se
ha visto es que en un pOptido inmunogOnico siempre hay
determinados aminoacidos que interaccionan con los de la molOcula
del MHC y otros que no, y Ostos ultimos son probablemente los que
interaccionan con elreceptorde las cOlulas T.
4. La asociaci6n de pOptidos antigOnicos con las moleculas del MHC es
estabiiizada por la interaction con la cOlula T que reconoce ese
complejo. Si los compiejos, a pesar de tener una vida media larga,
como hemos dicho antes, no son reconocidos por la cOlula T,
finalmente son reticlados al interior de la cOlula presentadora, y
pueden ser degradados intracelularmente.
5. El complejo bimolecular MHC-p6ptido es el ligando especifico de los
receptores de antigenos de las c6lulas T.
6. Peptidos aut6logos se unen a las molOculas de MHC propias. Este
hecho sugiere dos temas de investigation.
En primer Iugar, si un individuo es capaz de procesar sus propias
proteinas y presentartas en asociaciOn con sus propias moleculas del MHC,
porqu£ no desarrollamos respuestas frente a nuestras propias protefnas?
Probablemente el mecanismo para evitartas es el de no poseer clones de
linfocitos capaces de reconocer esos antigenos propios, es decir un mecanismo
que se ha denominado tolerancia.
En segundo lugar, si las moteculas del MHC de un individuo est£n
implicadas en el procesamiento de antigenos propios, como pueden tener la
oportunidad de unir y presentar antigenos extraftos? Se ha postulado que el
constante reciclaje de las moleculas del MHC desde la superficie celular al
interior (en endosomas acldicos) y otra vez hacia el exterior, serfa el mecanismo
por el que los peptidos de antigenos propios son eliminados de sus complejos
con las moleculas del MHC, dejando moteculas del MHC libres para poderse unir
a antigenos extraftos. Por otra parte, hay que recordar que los complejos MHCp6ptido son estables s6lo un tiempo, pero que se estabilizan mucho m$s tras la
uni6n a la c6lula T especifica (que lleva el TCR especlfico del pgptido
inmunog£nico en cuesti6n). (45,46,47)
A n t i g e n P r o c e s s i n g , Panel 8
J
4 Th* HI A S/stem. Firs' .-ifTwo (>aT
i <.
|i J '/l-d v'fftu, IW
SATO
FIG.6. Esquema del procesamiento y la presentaci6n de peptidos mediante las mol6culas
HLA Clase 11.
CONCLUSION
La funciOn biolOgica de las moleculas HLA Clase I como Clase II es la
de presentar pOptidos al linfocito T por medio de sureceptorespetifico para la
activation de la respuesta inmunolOgica, la participation de estas moteculas en
este mecanismo depende del tipo de procesamiento antigOnico que se
desarroile, ya que los antigenos pueden ser degradados en el interior de la
cOlula como en el exterior dando origen a pOptidos ex6genos y endOgenos. La
participation de las molOculas HLA no queda restringida unicamente a la
presentation de un solo tipo de pOptidos si no que ambas molOculas pueden
presentar cualquier tipo de pOptidos por dos diferentes vlas, aunque por las vlas
tidsicas clase I presenta unicamente pOptidos generados en los proteasomas, es
decir pOptidos endOgenos, mientras que las de Clase II presentar£n pOptidos
provenientes del exterior o exOgenos, esto representa una ventaja selectiva del
ser humano a quedar mejor protegidos contra diversos tipos de antigenos que
puedan acceder al interior del organismo.
Por otro lado molOculas HLA constituyen la barrera mas importarte en los
tresplantes de Organos sOlidos y tejidos como el de medula Osea ya que son los
antigenos HLA los encaigados de aceptar o rechazar cualquier transplante sea
de personas relacionadas o no relacionadas. TambiOn juegan un papel
importante las molOcuias involucradas en el procesamiento y presentation de
pgptidos ya que de esto depende que el pgptido sea lievado al exterior de la
c6lula para que halla una activation linfotitaria con fines de generar una
respuesta inmunolOgica contra dicho agente ya sea microorganismo u otro tipo
de moleculas que el organismo las identifica como extraftas.
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