Antígenos del MHC

9.1. ANTÍGENOS DEL MHC.

9.1.1. MOLÉCULAS DE CLASE I (heterodímero).

9.1.1.1. ESTRUCTURA DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE I

9.1.1.2. EXPRESIÓN DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE I

9.1.2. MOLÉCULAS DE CLASE II (heterodímero).

9.1.2.1. ESTRUCTURA DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE II.

9.1.2.2. EXPRESIÓN DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE II.

9.1.2.3. REGULACIÓN GÉNICAS DEL COMPLEJO MHC

9.1. ANTÍGENOS DEL MHC.

La mayoría de los Ags del MHC se encuentran sobre la superficie de la membrana plasmática. Son glicoproteínas transmembranales que para extraerlas son necesarios detergentes o enzimas, como la papaina, que corta al Ag por la zona expuesta a la superficie. La purificación se hace por cromatografía de afinidad, utilizando antisueros contra los Ags en estudio; después son eluidos al añadir una lectina que compite con la unión Ac-Ag anterior.

9.1.1. MOLÉCULAS DE CLASE I (heterodímero).
9.1.1.1. ESTRUCTURA DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE I

Se compone de una cadena polipeptídica glicosilada de 45 Kd (cadena alfa) asociada de forma no covalente (por la región alfa-1 y 3) a otro peptido glicosilado de 12 Kd (beta-2 microglobulina). La beta-2 microglobulina estabiliza la estructura de la molécula alfa del MHC I.

La beta-2 microglobulina no forma parte del sitio antigénico de la molécula de HLA I, pero es necesaria para el procesamiento y la expresión de estas moléculas. Esta proteína se encuentra también libre en el plasma y en orina; y no está codificada en el MHC. No presenta polimorfismo y tiene estructura de dominio C-Ig.

La cadena alfa codificada por el MHC I consta de una parte extracelular dividida en tres dominios globulares (tipo C-Ig) estabilizados por puentes disulfuro intracatenarios, una porción transmembrana y otra intracitoplasmática (C-terminal).

El HLA-I en la superficie celular estaría formando un complejo trimolecular con la beta-2 microglobulina y el péptido antigénico (8-11 aminoácidos). Si falta el peptido señal, la molécula de clase I es inestable y se elimina de la membrana.

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Los cuatro dominios (tres de la cadena alfa y el único de la beta-2-m) interactúan dos a dos:

a) Interacción alfa-1– alfa-2:

– Los dos dominios más externos (alfa-1 y alfa-2), que son polimórficos, interactúan para generar una notable estructura tridimensional: una plataforma plana formada por 8 cadenas beta antiparalelas, de la que sobresalen, abarcándolas, dos largas hélices alfa ligeramente arqueadas.

– Dicha estructura deja un surco profundo o hendidura entre las dos hélices alfa que es el sitio destinado a albergar el péptido procesado: tiene una capacidad para péptidos entre 8 y 20 aminoácidos.

b) Interacción alfa-3 – beta-2-m:

– Estos dos dominios sólo interaccionan mediante enlaces no-covalentes, siendo ambos típicos dominios globulares de tipo Ig, estabilizado cada uno por en característico enlace disulfuro intracatenario.

– El dominio alfa-3 está bastante conservado entre las moléculas MHC-I, y contiene una secuencia que será reconocida por la molécula CD8 de la membrana de los linfocitos T CD8+.

– La beta-2-microglobulina interacciona ampliamente con el dominio alfa-3, y con algunos aminoácidos de alfa-1 y alfa-2. Todas estas interacciones son necesarias para que la MHC-I adquiera su configuración cuaternaria adecuada para cumplir su misión.

Aparte de estas interacciones, es importante aludir al hecho de que cuando el péptido procesado se une a la hendidura de los dominios alfa-1 + alfa-2 esto favorece a su vez que el dominio alfa-3 interaccione correctamente con la beta-2-microglobulina.

En una situación fisiológica normal la hendidura de las moléculas de clase I de las células nucleadas está ocupada por péptidos procedentes del procesamiento de proteínas del propio individuo, degradadas en el citoplasma de la propia célula. Si la célula es infectada por virus o es cancerosa, algunos de los péptidos propios que estaban unidos a MHC-I son desplazados por péptidos procedentes de procesamiento endógeno de las proteínas alteradas.

La unión entre MHC-I y los péptidos no tiene la especificidad de la unión Ag-Ac, y se dice que es de tipo promiscuo:

– Una determinada molécula MHC-I puede unirse con muchos tipos de péptidos diferentes; ahora bien, cada tipo concreto de MHC-I, y concretamente, cada variante alélica, sólo puede unirse a una gama relativamente amplia, pero limitada, de péptidos, pero no a otros. Se ha calculado que cada célula nucleada posee unas 100.000 moléculas de los diversos tipos de MHC-I. Cada variante de cada tipo reconoce unos 500 péptidos endógenos diferentes. Cuando la célula es infectada por un virus, algunos de los péptidos propios son desplazados por péptidos procedentes de procesamiento de proteínas del virus.

– Cada forma alélica de cada tipo de molécula de clase I es capaz de unirse a un “juego” característico de péptidos y no a otros.

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La unión entre los peptidos y la molécula del MHC-I tiene las siguientes caracterísiticas:

– Peptido:

o La mayoría de los péptidos son nonámeros u octámeros, pero también se pueden unir péptidos de 7 aminoácidos o de 10 aminoácidos, si bien lo hacen con 100 o 1.000 veces menor eficiencia.

o El péptido adopta una configuración bastante extendida (desplegada, poco compacta), en la que más del 70% está “enterrado” en el surco. Sin embargo, péptidos más largos pueden arquearse en su parte central para acomodarse mejor a la hendidura de la molécula MHC de clase I.

– Hendidura:

o Cada versión alélica de MHC-I tiende a reconocer cierta longitud media de péptidos, y dentro de ellos, ciertos aminoácidos conservados en determinadas posiciones.

o La hendidura del MHC-I está cerrada por ambos extremos, lo que explica la limitación del tamaño del péptido admisible.

o Ambos extremos de la hendidura del MHC-I poseen aminoácidos conservados que interaccionan con los aminoácidos en posiciones 1,2 y 8, 9 respectivamente del péptido (y que se denominan como aminoácidos de anclaje).

o Dentro del surco, las configuraciones de un péptido endógeno normal y de un péptido de un virus son muy similares.

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9.1.1.2. EXPRESIÓN DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE I

Las moléculas de clase I se expresan en todas las células somáticas nucleadas, aunque en cantidades diversas según los tipos celulares. Los linfocitos poseen los mayores niveles (500.000 moléculas por célula), menos abundantes en hígado, riñón y pulmones, apenas nada en cerebro y músculo esquelético y nada en células de la placenta (trofoblasto velloso).

Cada célula nucleada de un organismo sano expresa en su superficie varios tipos de moléculas MHC de clase I, y cada uno de ellos (correspondiente a uno de los numerosos alelos posibles) se une a una gama de péptidos propios procedentes de procesamiento citosólico de proteínas normales de la propia célula. Cuando la célula es infectada por un virus, algunos de los péptidos propios unidos a las hendiduras del MHC-I son desplazados por péptidos de los virus igualmente procedentes de procesamiento intracitoplásmico.

Cada célula infectada por un determinado virus tiene varios tipos de MHC-I en su membrana, y cada tipo (de cada versión alélica) despliega un juego diferente de péptidos de ese virus. Ahora bien, otro individuo de la misma especie (dotado de otro juego diferente de alelos de MHC-I, es decir, de otro haplotipo) desplegará en el surco de sus moléculas de clase I un conjunto diferente de péptidos de ese virus.

9.1.2. MOLÉCULAS DE CLASE II (heterodímero).
9.1.2.1. ESTRUCTURA DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE II.

Las moléculas MHC de clase II se expresan sólo en la superficie de células presentadoras de antígeno (macrófagos, células dendríticas y linfocitos B), y sirven para presentar péptidos procesados procedentes de antígenos exógenos a los linfocitos T CD4+.

Consta de dos glicoproteínas transmembranales distintas (alfa y beta) que están unidas por enlaces no covalentes. La cadena alfa es de 31-35 Kd y la beta de 27-30 Kd. Cada glicoproteína contiene

Dos dominios globulares externos (C-Ig) estabilizados por puentes disulfuro (alfa 2, beta 1 y 2). Los dominios alfa 1, 2 y el beta 2 tienen una cadena lateral de H de C.

Una región transmembranal de aminoácidos apolares.

Región intracitoplasmática (C-terminal) de 10-15 aminoácidos.

Los dominios distales respecto de la superficie celular (alfa-1 y beta-1) interaccionan entre sí de modo no covalente, formando la estructura que se une a péptidos derivados de procesamiento intracelular por vía endocítica de antígenos exógenos. Entre los dos forman una estructura tridimensional bastante parecida a la de los dos dominios distales de la cadena a del MHC-I:

– 8 plegamientos beta antiparalelos que forman el “suelo” de la hendidura

– 2 cadenas alfa-helicoidales que forman los “brazos” o paredes laterales de dicha hendidura.

Los péptidos que se albergan en el surco de MHC-II son más largos que los de la clase I: de 13 a 20 aminoácidos. Esto parece que se debe al hecho de que la hendidura de MHC-II no está tan cerrada por sus extremos. Los péptidos no tienen por qué encajar entre los límites de esta hendidura, sino que pueden sobresalir de ellos.

El peptido antigénico estaría formando un complejo trimolecular con alfa y beta. Al igual que en MHC-I, las moléculas de clase II pueden unirse a un juego amplio pero finito de péptidos, de modo que cada variante alélica tiene una gama de péptidos a los que se engarza.

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Los dominios polimorfos están limitados principalmente a los dos dominios N-terminales, que forman el lugar de combinación para el antígeno y se va a presentar a los LT CD4+.

9.1.2.2. EXPRESIÓN DE LOS MOLÉCULAS DE CLASE II.

Las moléculas de clase II sólo aparecen en aquellas que funcionan habitualmente o pueden funcionar eventualmente como células presentadoras de antígenos (CPA): monocitos y macrófagos, células dendríticas, células de Langerhans de la piel, células B maduras, células T activadas (en humanos, pero no en ratón).

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El hecho de que las moléculas MHC procedan de genes polimórficos y que la expresión de éstos sea codominante hacen que se vea incrementada la diversidad de moléculas MHC debidas a la poligenia (la poligenia aquí es el hecho de que cada clase de MHC viene codificada por varios genes).

La asociación aleatoria de cadenas alfa y beta de cada alelo puede dar origen a combinaciones de moléculas MHC-II homólogas o heterólogas. Cada célula presentadora de antígenos de ratón tendría 8 tipos posibles de moléculas de clase II, y en humanos habría 12 combinaciones teóricas. Pero en realidad, existen aún más combinaciones, ya que en el complejo MHC hay múltiples genes para cadena alfa en cada locus, y también varios genes de cadena beta para cada locus de clase II. Esta heterozigosis en el ámbito fenotípico probablemente supone un aumento en el número de péptidos diferentes que pueden ser presentados en el sistema inmunitario de cada individuo.

9.1.2.3. REGULACIÓN GÉNICAS DEL COMPLEJO MHC

Se sabe que los genes de MHC pueden ser regulados tanto de modo positivo como negativo. Por ejemplo:

1. El MHC-I aumenta su expresión ante IFN-gamma y TNF. Además, los interferones alfa, beta, gamma activan la transcripción de otros genes que también participan en las respuestas mediatizadas por el MHC: el gen de la ß2-microglobulina (que no pertenece al complejo MHC) y los genes TAP, que aun estando dentro de la zona del MHC-II, codifican proteínas de transporte requeridas para introducir péptidos antigénicos en el interior del retículo endoplásmico rugoso. Esto permite aumentar la cantidad de moléculas MHC de clase I capaces de presentar péptidos derivados de algún parásito intracelular (como un virus), para que sean reconocidos por los linfocitos T CD8+.

2. El IFN-gamma (pero no el alfa ni el beta) induce aumento de la transcripción de los genes de clase II, por medio del llamado transactivador de MHC de clase II (abreviadamente, CIITA).

3. El MHC-I puede ver modificada su expresión ante productos de ciertos virus. El virus así es capaz de evadirse de la respuesta inmune, al disminuir la probabilidad de que las células infectadas presenten el antígeno a los linfocitos citolíticos.

– Una proteína del citomegalovirus (CMV), que se une a la beta-2-microglobulina, impidiendo que se transporten cadenas alfa desde el RER a la membrana.

– El virus de la hepatitis B (HBV) bloquea ciertos factores de transcripción de genes de MHC-I.

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