А.А. Ярилин - Иммунология (1112185), страница 101
Текст из файла (страница 101)
Молекулярные основы активации Т-клетокАктивация клеток, в том числе лимфоцитов, всегда сопряжена с экспрессией многих генов. В случае лимфоцитов активация должна приводитьпрежде всего к экспрессии генов, обеспечивающих пролиферативную экспансию клона. Суть подготовки Т-клеток к пролиферации состоит преждевсего в экспрессии генов аутокринного ростового фактора — IL-2 и егорецептора, а точнее α-цепи этого рецептора, обеспечивающей достижениенеобходимого уровня сродства к цитокину, что служит условием выполнения рецептором его функций. Оба эти гена являются индуцибельными,т.е.
в покоящемся состоянии они выключены, но экспрессируются в ответна индуцирующее воздействие. Сигнал к включению гена поступает изего регуляторного (промоторного) участка, в котором расположены сайтыспецифического взаимодействия с определенными белками — транскрипционными факторами. Некоторые их таких белков исходно представлены вклетке в активной форме, но большинство отсутствует и может быть синте-404Глава 3. Адаптивный иммунитетзировано de novo или активировано путем фосфорилирования или удаленияингибирующей субъединицы. Таким образом, молекулярная основа активации — образование необходимых транскрипционных факторов, обеспечивающих включение индуцибельных генов.На Т-лимфоциты активирующее воздействие оказывают индукторыактивации.
В физиологических условиях таким индуктором служит антигенный стимул. Само по себе распознавание антигена при контакте Т-хелпера с АПК не может повлиять на активность гена в силу пространственнойразобщенности мембранного рецептора и генов, локализующихся в ядре.TCR проникает внутрь клетки после связывания с антигеном, но не длятого, чтобы мигрировать в ядро и повлиять на активность гена, а для того,чтобы быть расщепленным.
Однако при связывании антигенного комплексас TCR в сочетании с костимулирующим воздействием возникает сигнал,достигающий ядра и регулирующий экспрессию генов. Передача сигналаосуществляется по каскадному принципу. На разных этапах передачи сигнала ее осуществляют молекулы ферментов (главным образом, протеинкиназы, активирующие белки на каждой очередной стадии передачи сигнала),а также адапторные и ГТФ-связывающие белки. Сигнал исходно являетсядвойственным, поскольку его передача осуществляется одновременно отTCR и CD28.
Затем эти пути пересекаются и вновь разделяются на несколько ветвей. Конечный результат передачи сигнала по каждому сигнальномупути — формирование транскрипционного фактора. На рис. 3.90 представлена типовая схема внутриклеточной передачи сигнала, завершающейся формированием транскрипционных факторов и активацией генов.Для активации Т-клеток требуется формирование трех транскрипционных факторов — NF-AT, NF-κB и AP-1. Далее рассмотрим осуществлениевнутриклеточной передачи сигнала на примере активации Т-хелперов прираспознавании презентируемого дендритными клетками антигена.Связывание комплекса MHC-II–пептид вызывает конформационныеизменения молекулы TCR и связанной с ней молекулы корецептора CD4.Пока окончательно не известно, происходит ли при этом только изменениеконформации рецепторов или они олигомеризуются.
Такие измененияактивируют тирозинкиназы, ассоциированные с рецептором и корецептором — Lck (p56lck), связанную с CD4, и Fyn (p59fyn), связанную с CD3.Указанные тирозинкиназы называют рецепторными, или проксимальными,в связи с тем, что они непосредственно примыкают к рецептору, входяв рецепторный комплекс. Обе упомянутые киназы относят к семействуSrc-киназ. Киназы этого семейства содержат домены SH1, SH2 и SH3 (SH —от Src-homology) (рис.
3.91). Первый домен обладает ферментативной активностью, остальные взаимодействуют с другими киназами и адапторнымибелками. Функция тирозинкиназ состоит в фосфорилировании по остаткутирозина белков-мишеней, что необходимо для их активации и проявленияфункций, в том числе ферментативных. Мишени рецепторных киназ многочисленны. К ним относят сами молекулы Fyn и Lck (что обусловливаетих аутофосфорилирование), а также полипептидные цепи TCR и другиекиназы. Особенно многообразны мишени киназы Lck.Однако первоначальным условием активации рецепторных киназявляется, наоборот, их дефосфорилирование, обеспечивающее пере-4053.5. Активация лимфоцитов и запуск иммунного ответаЛигандЛигандКостимулируемаямолекулаРецепторКиназы, связанные смембранойАдапторные белкиСигнальные каскадыТранскрипционныефакторыГеныРис. 3.90.
Принципиальная схема передачи сигналов с поверхности клетки в ядроNH2:конецУникальныйдоменСвязывание сдругимибелкамичерез PX:X:PСвязывание сдр. белками(ITAM) черезфосфотирозинSH3SH2ФерментативнаяактивностьКиназа (SH1)Активирующийостаток TyrCOOH:конецИнгибирующийостаток TyrРис. 3.91. Тирозинкиназы семейства Src. Строение, связь с антигенраспознающими рецепторами. Представлены типичное строение и доменная структура протеинкиназ406Глава 3.
Адаптивный иммунитетход из гиперфосфорилированного в нормальное состояние. Дело в том,что в покоящейся клетке SH2-домен киназы Lck находится в свернутой форме вследствие фосфорилирования С-концевого остатка тирозинаY505 конститутивно активированной киназой Csk. ФосфорилированныйY505 взаимодействует с помощью фосфатной группы с остатком тирозинав SH2-домене, к которому и подтягивается С-конец молекулы. В такомвиде фермент не активен, поскольку при этом не может быть фосфорилирован функционально важный остаток Y394 в домене SH1. Для снятиятакой функциональной блокады необходимо дефосфорилирование с последующим развертыванием молекулы, что осуществляется с участием тирозинфосфатаз.
Основную роль в переводе рецепторных киназ в «рабочее»состояние выполняет молекула CD45, цитоплазматический домен которойобладает активностью тирозинфосфатазы. Ранее уже упоминалось, чтоэта крупная молекула, препятствующая формированию тесного контакта между дендритной клеткой и Т-хелпером, вначале удаляется из зоныиммунного синапса, а затем часть молекул возвращается в эту зону длявыполнения своей функции — дефосфорилирования молекул рецепторныхтирозинкиназ. После того как остаток Y394 становится доступным для фосфорилирования, Lck может проявлять активность тирозинкиназы.В генерации сигналов, передаваемых от полипептидных цепей комплекса TCR–CD3, наиболее важно наличие в цитоплазматическом участкеγ-, δ-, ε- и ζ-цепей активационной последовательности ITAM, о которойуже неоднократно упоминалось.
Структура этого мотива такова: YXXI/L/VХ(6–8)YXXI/L/V (где Y — тирозин, Х — любой остаток, I/L/V — изолейцин, лейцин или валин) (рис. 3.92). Фосфорилирование остатков тирозинаITAM (Immunoreceptorthyrosinebased activationmotif)Y:XX:I/L:X(6:12):Y:XX:I/LITIM (Immunoreceptorthyrosinebased inhibitionmotif)I/V/L/S:X:Y:XX:LФосфорилируется потирозину (Y) Src:киназами(Lck, Fyn, Lyn, Blk)Фосфорилируется потирозину (Y) Src:киназами(Lck, Fyn, Lyn, Blk)Рекрутирует Syk:киназы(ZAP:70, Syk)Рекрутирует фосфатазыSHP1, SHP2, SHIPЛокализуются вовнутриклеточной частиполипептидных цепей TCR(γ,δ,ε,ζ), BCR (lgα, lgβ), FcRи т.д.Локализуются вовнутриклеточной частимолекул KIR, CD94/NKG2A,FcγRIIB, CD22, CD72 и т.д.Обусловливает способностьиммунорецептора включатьактивацию клеткиОбусловливает способностьиммунорецептора подавлятьактивацию клеткиРис.
3.92. Сопоставление характеристик активационных и ингибирующих мотивов(ITAM и ITIM)4073.5. Активация лимфоцитов и запуск иммунного ответав ITAM делает этот участок доступным для распознавания аналогичнымиучастками сигнальных молекул, расположенных более дистально. Средиполипептидных цепей TCR наиболее важна для передачи сигнала ζ-цепь.В отличие от γ-, δ- и ε-цепей TCR, имеющих по одному участку ITAM,в цитоплазматической части ζ-цепи расположены 3 последовательностиITAM, предназначенные для взаимодействия с остатками тирозина тирозинкиназы ZAP-70 (от ζ-associated protein — ζ-ассоциированный белок; масса70 кДа) — ключевого фактора в передаче сигнала от TCR при его связываниис лигандом.
Фосфорилирование ζ-цепи является наиболее ответственными в то же время наиболее уязвимым этапом активации Т-клеток. Полагают,что именно для обеспечения фосфорилирования всех мотивов ITAM этоймолекулы необходимо длительное поддержание контакта Т-лимфоцитови дендритных клеток. В ζ-цепи покоящейся Т-клетки фосфорилирован1 остаток тирозина; отсутствие фосфорилирования приводит к развитиюапоптоза (рис. 3.93). После взаимодействия ζ-цепи и ZAP-киназы запус-МНСαεδζβγζОтсутствиесигналовАпоптозαεεβδζМНСαγεζεδζβγεζСвязываниенизкоафинноголигандаСвязываниевысокоафинноголигандаВыживание клеткибез активацииАктивацияклеткиРис. 3.93. Фосфорилирование ITAM в ζ-цепи Т-клеток при гомеостатическихпроцессах и иммунном ответе. Три участка ITAM ζ-цепи обязательно должны бытьв той или иной степени фосфорилированы, в противном случае клетка подвергаетсяапоптозу.
Для поддержания жизнеспособности с участием гомеостатическихфакторов (см. рис. 3.80) необходимо фосфорилирование одного мотива ITAM.Для активации Т-клетки требуется фосфорилирование всех 3 мотивов ITAM.Условные обозначения: черные полоски на изображениях цитоплазматической частиζ-цепей — ITAM, красные кружки около них означают наличие фосфатной группы408Глава 3. Адаптивный иммунитетCD28МембранаPI3KTCRαβCD4SLP:76LckLATZap:70Fynζ2VavPKC0Vav Sos Grb2RasCARMPIP2PLCγIP3Rac/RhoRafBcl:10MALTMEKKPAKMEKMKKMKKIKKJNKp38IkBNFkBERKCalmodulinEtsc:Fosc:JunCa2+NFATcГены IL:2,CD25 и т.д.AP:1ЯдроNFkBNFATРис. 3.94.
Схема сигнальных путей при активации Т-клеток. Распознавание комплекса молекулы МНС с антигенным эпитопом в сочетании с костимуляцией индуцирует запуск сигналов, передаваемых в ядро с помощью 5 каскадов, обеспечивающих формирование 3 транскрипционных факторов, необходимых для активацииклетки. Жирным контуром обведены факторы, для которых показана высокая степень зависимости от костимуляциикается полномасштабный процесс в виде нескольких параллельных путейпередачи активационного сигнала (рис. 3.94).Молекулу ZAP-70 относят к тирозинкиназам семейства Syk.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
