Ugrás a tartalomhoz

Immunológia

Anna, Erdei, Gabriella, Sármay, József, Prechl (2012)

Medicina Könyvkiadó Zrt.

Az antigénfelismerő receptorok jelátvitele

Az antigénfelismerő receptorok jelátvitele

A B-sejt receptorkomplex jelátviteli mechanizmusai

A B-sejt receptorkomplexe (BCR) a T-sejt receptorkomplexéhez (TCR) hasonlóan, a több alegységből álló, ún. „multichain immun recognition receptor” (MIRR) családba sorolható. Ezekre a receptorokra az jellemző, hogy a ligandum felismerése és a jeltovábbítás más-más polipeptidlánc segítségével történik. A BCR-ben az antigén felismerését a membrán immunoglobulinok végzik (mIg), ehhez csatlakozik nem kovalens kötésekkel a két fehérjeláncból álló heterodimer, jeltovábbító egység (Igα/Igβ, lásd még 10. fejezet)

Az Igα/Igβ heterodimer és a mIg nehézláncának transzmembrán szakaszában levő hidrofób aminosavak között kölcsönhatás áll fenn. A jelátvitelt biztosító járulékos Igα/Igβ láncok 1-1 Immunoreceptor Tirozin alapú Aktivációs Motívumot (ITAM) tartalmaznak, amelynek jellegzetes aminosav szekvenciája van. Egy ITAM-ban két tirozin található egymástól 7-9 aminosav távolságra, ami megfelel a Syk/ZAP70 kinázok SH2 doménjein található kötőhelyek távolságának. Az ITAM-ra jellemző szekvencia a következő: D/ExxYxxL/I x (n = 6-9) YxxL/I, ahol az x bármilyen aminosav lehet. Az aktiváló típusú receptorokban különböző számú ITAM található. A BCR antigénfelismerését követően az ITAM tirozinjai az Src-kinázok (lyn, blk, fyn) aktivitásának eredményeként foszforilálódnak, és kötőhelyül szolgálnak a Syk/ZAP-70 családba tartozó Syk-kináz számára, amely két tandem elhelyezkedésű SH2 doménjén keresztül kapcsolódik a foszforilált ITAM-okhoz.

Tirozinkinázok aktiválódása által elindított jelpályák

A tirozinkinázok három fajtája vesz részt a B-sejtek jelátviteli folyamataiban: a Src család kinázai, a Syk- és a Bruton-féle protein-tirozinkináz (Btk). Mindezek már működőképes formában jelen vannak a pre-B-sejtekben is. A BCR korai formája a fejlődés során a pre-B-sejteken jelenik meg először, ahol pre-BCR-nek nevezik. Ebben a μ-nehézlánchoz csatlakozó, λ5- és VpreB-doménekből álló pótkönnyűlánc alkotja a felismerő egységet (lásd 10. fejezet).

A pre-BCR jelátvitele is az Igα/Igβ heterodimer fehérjék segítségével valósul meg (6.9. ábra). A pre-BCR, a ellentétben a BCR-rel, a telített zsírsavakban, glikoszfingolipidekben és koleszterinben gazdag, lipidtutajoknak (raftok) nevezett, merev membránstruktúrákban helyezkedik el.

6.9. ábra. A BCR-közvetített jelátvitel főbb lépései. A BCR komplex az antigén által kiváltott keresztkötést követően raftokba (szürkített membránszakasz) rendeződik, ahová a jelátviteli molekulák is koncentrálódnak. Igy kialakul az ún. szignaloszóma. A telített zsirsavakban és koleszterinben gazdag raftok tartalmazzák az src család protein tirozin kinázait, mint a Lyn. Az aktiváció első lépéseként a Lyn foszforilálja a mIg-hez kapcsolódó jeltovábbító láncokat (Igα/Igβ) az immunreceptor tirozin alapú aktivációs motívumon (ITAM), majd az ITAM foszfotirozinjai kötőhelyül szolgálnak az Syk tirozinkináz számára, amelyek kötődésüket követően aktiválódnak, és autofoszforilációt, valamint további fehérjék foszforilációját váltják ki. Ezek közül legfontosabbak a Btk, a BLNK adapter fehérje, valamint a PLCγ és a CD19, továbbá más adapter molekulák (BAM32). A kezdeti tirozinfoszforilációs lépések a Grb2 közvetítésével a Ras-Raf MAPK útvonalat is aktiválják. A BLNK szerepe a Btk és a PLCγ egymáshoz közelítése, ami a PLC aktiválásának egyik alapfeltétele. Az adapterek közvetítésével PI3-K toborzása kezdődik meg a szignaloszómába, majd a PI3K szubsztrátjai a membrán foszfoinozitidek közelébe kerülve, foszforilálják azokat. A PIP3 alkalmas kötőhelyet biztosít a PH-doménnel rendelkező fehérjék számára, mint a Btk, BAM32 és a PLCγ, továbbá a proteinkináz B (Akt). A PI (4,5) P2 a PLCγ szubsztrátja; hidrolízise DAG és IP3 keltekezéséhez vezet. A DAG és az IP3 által kiváltott kalciumfelszabadulás a PKC-t aktiválja, ami további szubsztrátokat foszforilál. Az aktiválódási kaszkád végül bizonyos aktivált kinázok (Erk, JNK) és transzkripciós faktorok (NFkB, NFAT) sejtmagba jutását, és a sejtválaszt meghatározó génátírási folyamatok megindulását eredményezi. A sejtaktiváció szabályozásában immunreceptor tirozinalapú gátló motívummal (ITIM) rendelkező receptorok (FcγRIIb, PIRB, CD22) vesznek részt, amelyek foszfatázok toborzásával gátolják a foszforilációs folyamatokat.

A raftok konstitutív elemei a plazmamembránhoz mirisztilcsoporton keresztül kapcsolódó tirozinkinázok. Ezek közül a B-sejtek aktiválódásáért elsősorban a lyn, kisebb mértékben a fyn és az lck felelős. A lipidraftok kinázai foszforilálják a pre-BCR járulékos láncait, amely így ligandumkötés hiányában is képes jeleket továbbítani, és ezzel a sejtek továbbfejlődését, túlélését segítik elő. A pre-BCR ligandumát eddig nem találták meg; a L-lánc hiányában a receptor ligandumkötése korlátozott. Az elképzelések szerint homotípusos kölcsönhatás jön létre a receptorok pótkönnyűláncai (λ5) között, ami receptor-keresztkötéshez vezet. Egy másik elképzelés szerint a receptorok lipidraftokba való kompartmentalizációja indít el gyenge, de a túléléshez elégséges jeleket.

A BCR végleges formája az éretlen B-sejteken jelenik meg, a végleges repertoár kialakulásának fázisában. Amennyiben az éretlen B-sejt receptora saját antigént ismer fel, a sejt apoptózis következtében elpusztul. Ismert, hogy a BCR a membránraftoktól függetlenül továbbít jeleket ezekben a sejtekben, így elképzelhető, hogy a jelátviteli komplex (szignaloszóma) nem alakulhat ki.

Az érett B-sejtekben a BCR saját struktúrákkal szemben toleranciát, idegen felismerését követően pedig immunválaszt eredményező jeleket közvetít. A BCR antigénnel való érintkezésének időtartama, a kötés affinitása és az antigén mennyisége meghatározza az aktivált jelpályát, az aktiválódás mértékét és a válasz minőségét. A B-sejtek válasza a koreceptorok és a sejt környezete által szabályozott módon alakul ki. A B-sejtek koreceptorai a CD19/CD21 komplex és a II. típusú FcγRb (FcγRIIb, lásd később), mellettük az aktiválódás szabályozásában részt vesznek még a CD22- és CD72-molekulák is.

Az érett B-sejtekben az antigén által keresztkötött BCR-ek a lipidtutajokban gyűlnek össze, ahol az Ig α /Ig β láncok ITAM-át a lipidtutajokban konstitutívan jelenlevő, Src-családba tartozó kinázok (lyn, fyn, blk stb.) foszforilálják. A foszforilált ITAM-hoz az SH2-doméneken keresztül kötődik a Syk-kináz, amely auto-, illetve keresztfoszforiláció eredményeként maga is foszforilálódik és aktiválódik. Ezután a sejten belüli jelátvitel több jelpályán keresztül folytatódik, amelyek között „párbeszéd” lehetséges. Az aktiválódott Syk számos szubsztrátot foszforilál, egyebek között adapter, ill. állványfehérjéket, mint a B-sejtekre jellemző BLNK molekula (B cell Linker Protein) és a Grb2-höz kapcsolt adapter fehérje (Gab1/2), továbbá a CD19-koreceptort és a Bruton-féle tirozinkinázt (Btk).

A tirozinkinázok aktiválódásával elinduló jelátvitel szabályozása többféle, negatív visszacsatolással működő mechanizmus révén történik. Az aktív lyn foszforilálja a PAG (Phosphoprotein Associated with Glycosphingolipid-enriched microdomains) adapter fehérjét, amely a lipidraftokban a Src-kinázokkal együtt konstitutívan jelen van. A foszforilált PAG kötődik a Csk-hoz (C-terminális Src Kináz), majd a lyn kináz C-terminális helyzetben levő tirozinját a Csk foszforilálja, s így az a lyn SH2 doménjéhez kötődve gátolja annak aktivitását. A C-terminális tirozint a CD45 foszfatáz defoszforilálja, amely így lehetővé teszi a lyn aktiválódását. Ezt követően a CD45 kizáródik a raftokból, amelyek az aggregált BCR-t tartalmazzák, így nem veszélyezteti a frissen foszforilált szubsztrátokat.

A foszfoinozitid-3-kináz (PI3-K) által közvetített jelpálya

A PI3-K működésének előfeltétele, hogy hozzáférjen a plazmamembránban levő szubsztrátjához, amit a molekula citoplazmából a membránhoz való áthelyeződése tesz lehetővé. B-sejtekben az ismert PI3-K-kötő fehérjék a CD19-molekula és a Gab-adapter fehérjék. A PI3-K regulátoralegységének (p85) SH2-doménjei kötődnek az adapter molekulák foszfotirozint tartalmazó motívumaihoz (YVPM), így a kináz szubsztrátja a PIP2 közelébe kerül, amelyet PIP3-má alakít.

A PIP3 a továbbiakban PH-doménnel rendelkező fehérjék számára biztosít kötőhelyet a sejtmembránban. Ilyenek a PI3-K-tól függő kinázok (PDK1/2) és a PKB/Akt. A PDK1 és 2 foszforilálja/aktiválja az PKB/Akt szerin-treoninkinázt, amely aktív állapotban a sejtek túléléséhez szükséges jeleket továbbítja. Az Akt szubsztrátjai a sejtek túlélését szabályozó molekulák, melyek közül a legfontosabbak: a glikogénszintáz-kináz 3 (Glycogen Synthase Kinase 3 – GSK), amely foszforilált állapotában inaktiválódik, és így nem gátolja a túlélést elősegítő fehérjéket; valamint a Bad (Bcl-2 associated death promoter – Bad), amely foszforilációját követően nem kötődik az antiapoptotikus hatású Bcl-2 fehérjéhez.

A PLCγ aktiválódása

A B-sejtek aktivációja során a BLNK adapter fehérje foszforilációja kulcsfontosságú lépés. A foszforilált BLNK (vagy más néven SLP65) kölcsönhatásba lép a Btk-val és a PLCγ-val. Mindkét fehérje a sejtmembrán PIP3-ához is kapcsolódik, PH-doménjén keresztül. A Syk foszforilálja a Btk-t, ami aktiválódik, és foszforilálja a PLCγ-t, amely így elnyeri teljesen aktív állapotát (6. 10. ábra). A Btk jelentőségét támasztja alá, hogy a képződését kódoló gén mutációja és az ezt követő funkciókiesés Bruton-típusú agammaglobulinémiát okoz (lásd 21. fejezet). Ekkor a B-sejtek fejlődése megáll a pre-B-sejt stádiumban, jelezve, hogy a Btk működése elengedhetetlen a B-limfociták fejlődését irányító, BCR által közvetített jelátvitel során.

6.10. ábra. A PLCγ aktiválódásának pozitív és negatív szabályozása. a) A PLCγ aktiválódását a BLNK adapter fehérje Btk általi foszforilációja előzi meg, a tirozinon foszforilált BLNK-motívumok a PLCγ SH2-doménjei számára szolgáltatnak kötőhelyet. Miután a Btk maga is kötődik szubsztrátjához, a BLNK-hoz, hatékonyan foszforilálhatja az ugyancsak idekötődő PLCγ-t. Ez utóbbi teljes aktiválódásához a PH-doménen keresztül történő sejtmembránhoz való kapcsolódás is szükséges. Az aktivált PLCγ a PI (4, 5) P2 hidrolízisét követően a B-sejtekben a PKC β aktiválódását váltja ki. b) A PKC β ugyanakkor negatív visszacsatolással szabályozza az előbbi folyamatot, ugyanis a Btk-t szerinen foszforilálja, ami a BTK és így a PLCγ aktivitásának csökkenését eredményezi.

A Btk által aktivált PLCγ a PI (4,5) P2-t hidrolizálja, ami IP3 és DAG keletkezését eredményezi. Az utóbbi a sejtmembránban maradva, dokkoló helyül szolgál a PKC számára. B-sejtekben az egyik PKC izoforma, a PKCβ szerinen foszforilálja és ezzel inaktiválja a Btk-t, és így negatív visszacsatolással szabályozza a PLCγ aktivitását. Egy további PKC izoforma, a PKCδ viszont a sejtmagba kerülve gátolja bizonyos transzkripciós faktorok aktiválódását, és így az anergiát segíti elő.

Az IP3 az endoplazmatikus retikulum IP3-receptorához kötődve Ca 2+ -kiáramlást indít el a sejten belüli ionkészletből. Ennek következtében jelentős mértékben, mintegy két nagyságrenddel megemelkedik a sejten belüli szabad Ca2+-koncentráció. A sejtmembrán Ca2+-csatornáinak kinyílásával tovább emelkedik a szabad kalciumion-koncentráció a sejtben, ami lehetővé teszi számos Ca2+-tól függő enzim működését. Igy például aktiválódik a kalcineurin, ami defoszforilálja és ezzel aktiválja az NFAT transzkripciós faktort. A PLCγ által elindított másik jelpálya, a DAG-tól függő PKC-k aktiválódásával indul el, amely a továbbiakban az inhibitor κ-B-kinázok (IKK) aktiválásán keresztül az IκB degradálásához és az NFκB transzkripciós faktor magba való áthelyeződéséhez vezet.

A Ras/MAPK-út

A tirozinkinázok és a PI3-K aktivitása következtében a plazmamembránhoz kapcsolódó, foszforilálódott adapter fehérjék segítségével guanin-nukleotid cserefaktorok kerülnek a plazmamembránhoz kötődő kis G-fehérjék (Ras, Rho, Rac) közelébe. A Ras-aktiválásban részt vesz a Shc-adapterfehérje, amely foszforilálódását követően a Grb2 (Growth factor receptor bound protein 2) SH2 doménjéhez kapcsolódik. A Grb2 SH3 doménjéhez kötődő cserefaktor (SOS) aktiválja a Ras-t (illetve más cserefaktorok a Rho és Rac kis G-fehérjéket), majd a Ras a szerin/treonin kináz, Raf aktiválásán keresztül elindítja a mitogénaktivált proteinkináz (MAPK) kaszkádot. A MAPK/Erk kináz (MEK), majd a MAPK/Erk aktiválódása számos szubsztrát szerinen történő foszforilációjához, majd végső soron, a Fos és AP1 transzkripciós faktorok aktiválásához vezet. Más kis G-fehérjék (Rho, Rac) aktiválódásuk után a citoszkeletonhoz kötődve az aktin polimerizációját váltják ki.

Az antigén-felismerő receptortól kiinduló, összetett jelátviteli mechanizmusok eredményeképpen transzkripciós faktorok aktiválódnak, melyek a sejtmagba jutva génátírást serkentenek vagy gátolnak. Az antigén megkötése következtében aktivált jelátviteli utak tehát végső soron a sejtmagban indukálnak olyan folyamatokat, amelyek eredménye a sejt osztódása, effektor sejtté történő diferenciálódása, vagy éppen ellenkezőleg, anergia, esetleg apoptotikus sejtpusztulás lehet.

A BCR-közvetített jelátvitel szabályozása

A B-sejtek aktiválódásának szabályozásában részt vesznek a BCR koreceptorai, a CD19/CD21 komplex (2-es típusú komplementreceptor, lásd 7. fejezet) és az FcγRIIb (lásd 4. fejezet), továbbá a CD22- és CD72-molekulák is. Ezek transzmembránfehérjék, melyek intracelluláris doménjében foszforilálható tirozint tartalmazó, aktiváló vagy gátló motívumok (ITAM vagy ITIM) találhatók. Fontos szerepük van még a szabályozásban a CD40- és az MHCII-molekuláknak is, amelyek a T-sejtekkel való kölcsönhatásban vesznek részt a sejtaktiváció folyamán (lásd 14. fejezet).

FcγRIIb

A BCR-indukált B-sejtaktiválás FcγRIIb-közvetített gátlásának tanulmányozása során írták le először az FcγRIIb citoplazmatikus doménjében található, 13 aminosavból álló motívumot (AENTITYSLLKHP), melyen belül a két aminosavval egymástól elválasztott tirozin és leucin (YSLL) jelenléte előfeltétele az aktivációs folyamat gátlásának. Egy másik jellegzetessége a motívumnak a tirozintól számítva két pozícióval N-terminálisan elhelyezkedő izoleucin vagy valin (I/VxYxxL/V). Tekintettel arra, hogy a gátláshoz a szekvenciában található tirozin foszforilációja szükséges, a motívumot (az ITAM mintájára) ITIM-nek nevezték el. Az ITIM-et tartalmazó receptorokra jellemző, hogy

– citoplazmatikus régiójukban egy megőrzött (konzervált) motívum található: I/VxYxxL/V;

– az ITAM-mal rendelkező receptorokkal történő keresztkötésük gátolja az ITAM-indukált aktivációs folyamatokat;

– a gátló funkció előfeltétele az ITIM tirozinjának foszforilációja;

– a foszforilált ITIM (p-ITIM) SH2-domént tartalmazó foszfatázokkal kerül kölcsönhatásba (ellentétben a p-ITAM-mal, amelyek SH2 tartalmú kinázokkal kapcsolódnak);

– az ITIM gátló hatása feltehetően annak tulajdonítható, hogy foszfatázokat visz az ITAM-aktivált jelátvivő molekulák közelébe, és ez által gátolja a tirozinfoszforilációtól függő aktivációs folyamatokat (6.11. ábra).

6.11. ábra. Az immunreceptor tirozinalapú aktiváló (ITAM) és gátló (ITIM) motívumok együttműködése. Az aktiváló receptorokban jelenlevő immunreceptor tirozinalapú aktivációs motívummal (ITAM) szemben az immunreceptor tirozinalapú gátló motívum (ITIM) a L/V/S-YxxL/V konszenzus szekveciának felel meg, ahol egyetlen foszforilálható tirozin van jelen. Ezt az ITAM-mal rendelkező, aktiváló receptorokhoz kötődő kinázok foszforilálhatják. Az ITIM ezért csak akkor foszforilálódhat, ha ITAM közelébe kerül, amit az aktiváló és gátló receptorok keresztkötése tesz lehetővé.

A IIb típusú IgG Fc-receptor az ITIM-mel rendelkező negatív szabályozó receptorok prototípusa. Az antigént és IgG-t tartalmazó immunkomplexek keresztbeköthetik a BCR-t és az FcγRIIb-t, ami a BCR által stimulált jelátviteli folyamatot gátolja. E jelenség hátterében az ITIM Lyn által történő foszforilációja áll, ami SH2 doménnel rendelkező foszfatázokat, SHIP-et és SHP-2-t toboroz a BCR közelébe (6.12. ábra). A B-sejtfunkciók FcγRIIb-tól függő szabályozásának fiziológiás jelentőségre utal, hogy e receptor hiánya vagy hibás működése – a genetikai háttértől függően – egerekben és emberekben egyaránt nemkívánatos ellenanyagok termeléséhez, és így autoimmun betegségek kialakulásához járulhat hozzá.

Az FcγR-okon kívül más receptorok is rendelkeznek ITIM-mel, és ennek megfelelően ITIM-et tartalmazó, gátló funkciójú koreceptor-molekulacsaládról beszélhetünk (lásd 4. fejezet).

6.12. ábra. Az FcγRIIb-től függő B-sejtgátlás modellje. Az IgG-t tartalmazó immunkomplexek összekapcsolják az ITAM-mal rendelkező BCR-t és az ITIM-et tartalmazó FcγRIIb-t. Az BCR által aktivált tirozinkináz(ok) foszforilálják az FcγRIIb ITIM-ét, amely ezt követően kötődhet az SHP-2 fehérjefoszfatáz és a SHIP inozitol 3-foszfatáz SH2-doménjéhez is. Az SHP-2 kötődik a Gab1 adapter fehérjéhez is, aktiválódik, majd defoszforilálja a Gab1 PI3-K kötőhelyét. Ennek következtében a PI3-K-aktivitás, és így a sejtmembrán PIP3-szintje csökken, ami a PH-doménnal rendelkező molekulák, így a PLCγ aktiválódását gátolja. Mindez a kalciumválasz csökkenését eredményezi. Az ITIM által aktivált SHP-2 defoszforilálja a Gab1-nek az Erk szabályozásában résztvevő foszfotirozinmaradékát is, ennek következményeként csökken a ras/Erk útvonal aktiválódása.

Az BCR-közvetített jelátvitel gátlása Fc γ RIIb által

A mechanizmus magyarázatára két modell született. Az első modell szerint a SHIP maga is foszforilálódva a Dok (Docking protein) adapter fehérjét köti meg, amely a Ras inaktiválását segíti elő, gátolva ezzel a MAPK-útvonalat és végső soron az Erk foszforilációját. Emellett a SHIP defoszforilálja a PI (3, 4, 5) P3-t a sejtmembránban, megakadályozva ezzel a PI3-K-tól függő jelátvitelt. A másik modell szerint emberi limfocitákban az SHP-2 tirozinfoszfatáz SH2 doménje kötődik a foszorilált ITIM-hez, ami elősegíti az SHP-2 aktiválását és a Gab1 adapterfehérje PI3-K-kötő tirozinjának defoszforilációját. Ennek következtében a PI3-K leválik a Gab1-ről, így aktivitása csökken, ami a sejtmembrán PI (3, 4, 5) P3 szintjének csökkenéséhez vezet.

Mindkét modell szerint a BCR és az FcγRIIb keresztkötése vezet a PH-doménnel rendelkező fehérjék (Btk, PLCγ2, Akt) membránhoz való kötődésének gátlásához, aminek következtében a PLCγ2 aktivitása és a sejten belüli szabad Ca2+ szintje csökken.

CD19

A CD19 a B-sejtekre jellemző transzmembrán-glikoprotein, amely már a korai fejlődési szakaszban, a CD21/CD19/CD81/Leu13 komplex, vagyis a 2. típusú komplementreceptor (CR2) megjelenése előtt kifejeződik a pro-B-sejtek felszínén. Érett B-sejteken a CR2 jelátvivő láncaként szabályozza a BCR-közvetített jelátvitelt. A CD19 a BCR-rel együtt a lyn kináz közelébe kerülve foszforilálódik az egyik tirozintartalmú motívumán, amely megköti a lyn SH2-doménjét, így az további tirozinmotívumok foszforilálására képes. A foszforilált tirozint tartalmazó CD19-motívumokhoz kötődik a PI3-K p85 alegysége, valamint a Vav-cserefaktor SH2-doménje (lásd 6.9. ábra). Ezáltal több jelátvivő molekula kerül a BCR közelébe, ami erősíti a BCR által indukált jelet. Érett B-sejteken az antigén-komplement (C3dg) komplexek a BCR és a CR2 keresztkötésével PI3-K és Vav-jelátvivő fehérjéket toboroznak a BCR közelébe, és ezzel csökkentik a B-sejtek aktivációs küszöbét, így alacsonyabb antigéndózis is választ válthat ki. A CD19 jelerősítő hatásának fontos szerepet tulajdonítanak autoimmun betegségek kialakulása során.

CD22

Az Ig-szupercsaládba tartozó, sziálsavat hordozó ligandumok megkötésére képes CD22 intracelluláris doménjében három ITIM-et tartalmazó, B-sejtspecifikus transzmembránfehérje, melynek extracelluláris része hét Ig-szerű doménből áll. Sziálsavat hordozó ligandumok általános előfordulása következtében számos sejtfelszíni fehérjét köthet meg, de a B-sejtekre kifejtett negatív szabályozó hatása akkor érvényesül, ha az antigént felismerő BCR közelébe kerül. A CD22 ITIM-e foszforilálódik a BCR-közvetített lyn aktiválódása eredményeként, majd a foszforilált ITIM az SHP-1 tirozinfoszfatáz SH2-doménjét köti meg. Ezzel az SHP-1 a jeltovábbító komplex közelébe kerül, majd defoszforilálva a jeltovábbításban résztvevő fehérjéket, a BCR által elindított jelátadást gátolja. A CD22 cisz- és transzhelyzetben is kapcsolódhat sziálsavtartalmú fehérjékhez. Ciszhelyzetben a B-sejt felszínén kötődhet a mIgM-hez, és a CD45-foszfatázhoz is, amely a CD22-t foszforiláló lynkinázt aktiválja. Transzhelyzetben más sejteken levő sziálsavtartalmú fehérjékhez kötődhet, és így megakadályozhatja az azokat esetlegesen, kis affinitással felismerő BCR jelátvitelét, következésképen az autoimmunitás kialakulását (6.13. ábra).

6.13. ábra. A CD22 közvetített B-sejtgátlás modellje. A CD22 ITIM-ét a Lyn foszforilálja, amely azután az SHP-1 tirozinfoszfatáz SH2 doménjének megkötésére képes. A 2,6 sziálsavat tartalmazó CD22 a BCR vagy más sejtmembrán-molekula sziálsavához kapcsolódhat, így cisz- és transzkölcsönhatásokban is résztvehet. A cisz kölcsönhatás az ugyanazon B-sejten levő BCR-rel jön létre, és gátolja a sejtaktiválódást. A CD45-molekulához kötődő CD22 eltávolodik a BCR környezetéből, így a gátlás megszűnik. A transzkölcsönhatásnak a B-limfociták és más sejtek közötti együttműködés szabályozásában van szerepe: sziálsavtartalmú fehérjéhez kötődve a CD22 megakadályozza a BCR-en keresztül történő, saját struktúra felismerését követő aktiválódást.

CD23 és CD72

A II-es típusú membránproteinek csoportjába tartózó, C-típusú lektinsajátosságot mutató CD23 és CD72 is részt vesz a B-sejtek aktivációját szabályozó folyamatokban. A CD72 a B-sejtek negatív regulátora. A BCR antigénnel való találkozását és aggregálódását követően az aktivált lynkináz a CD22-vel együtt foszforilálja a CD72 ITIM-ét is, amihez az SHP1 tirozinfoszfatáz kötődik SH2-doménjén keresztül. Az SHP-1 defoszforilálja a sejten belüli, aktiválódott jelátviteli molekulákat. A CD72 liganduma a CD100, a szemaforincsaládba tartozó membránfehérje, amely számos sejten, köztük CD4+-T-sejteken is előfordul. A B- és Th-sejtek közötti kölcsönhatás során kialakuló CD100–CD72 kapcsolat – valószínűleg a BCR-CD72 kötődés megakadályozásával – felfüggeszti a CD72 B-sejtekre kifejtett negatív szabályozó hatását, aminek fontos szerepe lehet a hatékony immunválasz kialakulásában.

A CD23 (FcεRII) liganduma az IgE-molekula, amely a receptor lektinhomológ régiójához kötődik. A CD23-ligandumok közé tartozik még a CD21, CD11b és CD11c is. A CD23 jelátviteli mechanizmusa nem tisztázott, de az ismert, hogy a receptor aggregációja foszfoinozitidek hidrolízisét és intracelluláris Ca2+-felszabadulását váltja ki, emellett a cAMP-szint emelkedését is előidézi B-sejtekben.

CD40

A Th- és a B-sejtek kapcsolódása különböző sejtmembránstruktúrák (receptor-ligandum) kölcsönhatása révén jelátviteli mechanizmusok egész sorát indítja be; kiváltva, módosítva, szabályozva az aktiválódás folyamatát. Ezek között a membránkomponensek között jelentős szerep jut a CD40-nek is (lásd 14. fejezet). A T-B sejtkölcsönhatás folyamán az aktiválódó T-sejteken expresszióra kerülő CD40-ligandum (CD40L) a CD40-molekulákhoz kötődve indít el aktivációs jeleket a B-sejtekben, és ez a folyamat számos B-sejt funkció létrejöttében fontos. A CD40 a tumor nekrózis faktor receptorok családjába tartozó transzmembránfehérje, amely főként B-sejteken van jelen. A CD40L kapcsolódása a CD40-hez a TRAF6 és TRAF2,3 (Tumour-necrosisfactor Receptor-Associated Factors) kötődését váltja ki a CD40 sejten belüli doménjéhez, ami egyrészt a JNK/p38, majd az AP1 transzkripciós faktor aktiválódásához, másrészt az NFκB aktiválódásához vezet. A B-sejtek CD40 útján történő aktiválása apoptózist kiváltó hatásoktól is védi a B-sejtet.

A T-sejt receptorkomplex által közvetített jelátadás

A T-sejtek antigén-felismerő receptorkomplexe (TCR) az antigén-felismerő α- és β-láncokból, valamint az ezekhez kapcsolódó CD3-komplexből áll (lásd 4. fejezet). Az α- és β-láncok az antigén-bemutató sejtek által feldolgozott, és az MHCI-, ill. MHCII-molekulákon bemutatott, az antigén lebontásából származó peptideket (pMHC) ismerik fel (lásd 12. fejezet), de nem alkalmasak jelátvitelre. Ezt a funkciót a CD3-komplexet felépítő heterodimer (ε-γ és ε-δ) és a ζ-ζ homodimer molekulák látják el. A jelátvitelért a járulékos láncok intracelluláris ITAM-ai felelősek. Az ε-, γ- és δ- láncokon 1-1, míg a ζ-láncokon 3-3 ITAM található (6. 14. ábra).

6.14. ábra. A TCR és koreceptorainak aggregálódása elindítja a jelátvitelt. A TCR α- és β-láncához a CD3-komplex (γ-, δ-, ε-láncok) és a ζ-dimer csatlakozik; ez utóbbiak felelősek a jelátvitelért. Az APC által bemutatott MHCII-peptidkomplexek TCR által történő felismerése a koleszterinben gazdag membrántutajokba (raft) gyűjti a TCR-eket. Ezt követően a CD4-koreceptor az MHC-molekula külső felszínéhez kötődik, ami a CD4-hez asszociált lck aktiválódásához, majd a jelátviteli láncok (γ-, δ-, ε- és ζ-láncok) ITAM-ainak foszforilálódásához vezet. Ez újabb jelátviteli molekulák toborzását (pl. Zap70) eredményezi.

A T-sejtek antigén-felismerése alapvetően különbözik a B-sejtekétől. A TCR az MHC-peptid komplex felismerésére képes az antigén-bemutató sejt felszínén, míg a BCR oldott vagy partikuláris antigéneket ismer fel. Ebből következően a receptoraggregáció a T-sejteken a B-sejtekétől eltérő módon valósul meg. Az antigén-bemutató sejt és a T-sejt között többszörös molekuláris kapcsolat alakul ki, a két sejt membránja között immunológiai szinapszis jön létre (lásd 4. fejezet). A sejt válaszát a TCR/pMHC-komplexek száma, féléletideje és a kötődés affinitása szabja meg. A TCR esetében a szinapszis területén létrejövő receptoraggregáció indítja el a lipidtutajokban levő Src-családba tartozó tirozinkinázok aktiválódását. A TCR mellett a CD8-, illetve CD4-koreceptorok kapcsolódnak az antigén-bemutató sejtek MHCI-, illetve MHCII-molekuláihoz, ami a CD8-hoz és a CD4-hez kapcsolt lck-kinázok aktiválódását eredményezi. A glikolipidekben gazdag membránraftok a T-sejt-APC-kontaktus területére vándorolnak, ami az lck és más Src-családba tartozó tirozinkinázok (fyn, lyn) aktiválódását eredményezi. A TCR-pMHC kölcsönhatás paraméterei (szám, affinitás, féléletidő) meghatározzák a raftba toborzott receptormintázatot. Az egyes ligandumok felismerése eltérő foszforilációs mintázatot indukálhat a CD3-TCR-komplexben, ennek következtében a toborzott jelátadó molekulák mennyisége is eltérhet, ami végül más-más biológiai válaszhoz vezethet. A szinapszis kialakulását követően proteinszegregáció jön létre, amelynek során a TCR a szinapszis közepére vándorol, ezt veszik körül az adhéziós molekulák (LFA), míg a pMHC-megkötésben részt nem vevő receptorok és a CD45 transzmembrán-foszfatáz kizáródik a szinapszisból. Ez utóbbi folyamat következtében a kontaktzónában nő a foszforilált termékek féléletideje (lásd 13. fejezet).

A tirozinkinázok aktiválódása

A TCR-pMHC kötődés a CD4- vagy CD8-koreceptorokat és a CD45-foszfatázt közel hozza egymáshoz, és a receptorklaszterekben a CD45 aktiválja az lckt és a fynt. Az lck a CD4-, ill. CD8-molekulákhoz kapcsoltan fordul elő nyugvó állapotban is. Az aktivált lck és fyn foszforilálja a CD3 és a ζ-dimer ITAM-jait, ami lehetővé teszi, hogy a ζ-lánchoz kapcsolódó ZAP70-kináz kötődjön a jelátvivő láncokhoz két tandem SH2-doménjén keresztül. Ezt követően az lck foszorilálja a ZAP-70-et, ami aktiválódik, majd számos szubsztrátot foszforilál. Innen három fő jelpályán megy tovább az aktiváció. A ZAP-70 fontos szubsztrátjai a LAT (Linker for Activated T cells) transzmembrán, illetve az SLP76 (SH2-domain-containing leukocyte protein of 76 kDa) intracelluláris adapter fehérje (6.15. ábra).

6.15. ábra. A TCR, LAT és CD28 által közvetített jelpályák kezdeti lépései. A TCR-komplex ITAM-ainak foszforilációját és a ZAP70 aktiválódását követően három fontos jelpálya aktiválódik a T-sejtekben. Először a LAT és az SLP76 foszforilálódik több motívumon, majd a LAT transzmembrán adapter fehérje számos SH2-doménnel rendelkező jelátviteli fehérjéhez kötődik. Ilyen a Grb2/SOS-komplex, amely a ras/MAPKK-útvonalat aktiválja, továbbá a PLCγ, amely az SLP76-hoz is kötődve az ITK által foszforilálódik, elindítva ezzel a kalciumfüggő enzimek és a PKC aktiválódásához vezető további lépéseket. Ugyanakkor PI3-K is aktiválódik, ami lehetővé teszi az Akt aktiválódását. A CD28 a T-sejtek fontos kostimulátora, ami az APC-n a CD80/86-hoz kapcsolódik, és az intracelluláris ITAM-ok foszforilációját követően további jelátviteli molekulákat (főként PI3-K, Akt, Itk, Vav1, pGSK3) toboroz TCR-közelbe, elősegítve ezzel a hatékony jelátvitelt.

A LAT-adapter közvetítésével szabályozott jelpályák

A PLC γ aktiválása

T-sejtekben a PLCγ aktiválódása a heterotrimer adapter fehérjekomplex, a LAT, GADS (Growth-factor receptor bound protein 2-related Adaptor downstream of Shc) és az SLP76 irányítása alatt áll. A membránraftokban konstitutívan jelenlevő LAT foszforilációja lehetővé teszi a PLCγ2 SH2-doménjeinek kapcsolódását az adapterhez, és ezáltal a PLCγ2 a sejtmembránban levő szubsztrátja, a PI(4,5)P2 közelébe kerül. Teljes aktiválódásához azonban elengedhetetlen a PLCγ foszforilációja is, amelyet az SLP76-hoz kötődött kináz, az IL-2 által indukált ITK (IL-2 inducible tyrosine kinase) vált ki. A PLCγ2 működése a korábbiakban ismertett folyamatok szerint, DAG és IP3 képződésével vezet a korai gének átírásának indukálásához.

A Ras/MAPK jelpálya aktiválása

T-sejtekben a LAT foszforilációja indítja el a Ras/MAPK jelpálya aktiválódását is. A foszforilált LAT-hoz kötődik a Grb2 SH2 doménje, ezáltal a Grb2 SH3 doménjén keresztül kötődő SOS cserefaktor a sejtmembránhoz kapcsolódó Ras közelébe kerül, és GDP-jét GTP-re cserélve aktiválja azt. A Ras elindítja a raf/MEK/MAPK-jelpályát, amely végül a foszforilált Erk sejtmagba jutását, és a Fos transzkripciós faktor aktiválódását eredményezi. A LAT és egy további transzmembrán adapterfehérje, a TRIM (T cell receptor interacting molecule) kölcsönhatásba lép a PI3-K-val is. Az előbbi valószínűleg indirekt módon, az utóbbi közvetlenül, foszforiált YxxM-motívumán keresztül kötődik a PI3-K p85 szabályozó alegysége SH2-doménjéhez, és részt vesz a PI3-K aktiválásában.

Az SLP76 adapter által szabályozott jelpályák

Az SLP-76 T-sejtekre specifikus adapter fehérje, melynek foszforilációja számos SH2-doménnel rendelkező molekula kötődését eredményezi. Konstitutívan kötődik SLP-76-hoz a Gads, amely kapcsolódva a foszforilált LAT-hoz, hozzájárul a PLCγ2 jelpálya aktiválásához. További SLP-76-hoz kötődő molekulakomplex részei a Vav-cserefaktor, az Nck-adapter fehérje és a Pak1 (p21 Ras activated kinase). A Vav a Rho-családba tartozó GTPáz fehérjét, a Rac-ot aktiválja, ami az aktin polimerizációját és a citoszkeleton átrendeződését irányítja. Ennek a jelpályának a fontos szerepe van a receptorok és a jeladó molekulák szignaloszómában való összegyűjtésében, és így a jelerősítésben. Az SLP76 az ITK megkötésével közel hozza azt a PLCγ-hez, így az ITK foszforilálja a PLCγ-t, kiváltva annak teljes aktiválódását.

A CD28 által stimulált jelpálya – a PI3-K aktiválása

Az előzőkben leírt jelpályák nem biztosítanak megfelelő mértékű T-sejt aktiválást – feltehetőleg az antigén-bemutató sejten levő peptid-MHC komplexek viszonylag alacsony száma miatt –, ezért a T-sejtek teljes aktiváláshoz szükség van a CD28 által elindított jelátviteli folyamatokra is. A CD28 T-sejtekre jellemző transzmembránfehérje, amely a TCR-aktiváció során az antigén-bemutató sejt CD80- és CD86- (B7-1 és B7-2) fehérjéihez (lásd 4. és 12. fejezet) kötődik. Ennek következménye a CD28 intracelluláris doménjének tirozinon való foszforilációja, amely ezután több, SH2-doménnel rendelkező szignálfehérjével (PI3-K, Grb2 és Vav) lép kölcsönhatásba. T-sejtekben a PI3-K-jelpálya elsősorban a CD28-on keresztül aktiválódik, ami az Akt/PKB, majd végül az NFkB és AP1 transzkripciós faktorok aktiválódását és citokingének átírását eredményezi. A CD28 által aktivált jelpálya citokintermeléshez, a sejtciklusba való belépéshez, proliferációhoz, a T-sejtek túléléséhez és differenciálódásához vezet, továbbá fokozza a CD40-ligandum és más kostimulátor fehérjék expresszióját (lásd 13. fejezet).

A T-sejtek koszignalizációs hálózata

A B7-1/B7-2 dimer nemcsak a CD28-hoz, hanem a T-sejtek CTLA-4-molekuláihoz is kötődhet, amelyek negatív jelet közvetítenek. A CD28-cal ellentétben a B7-1/B7-2–CTLA4 kölcsönhatás az IL-2 termelés gátlásához, és a sejtciklus leállásához vezet (6.16. ábra).

6.16. ábra. A CTLA-4 jelátvitelmodellje. A CTLA4 naiv T-sejtekben az AP50 klatrin adapter fehérjével áll kapcsolatban, amely a CTLA4 sejtfelszíni expresszióját szabályozza. A TCR-komplex antigén-felismerése és az lck aktiválódása következtében a CTLA-4 tirozinon foszforilálódik, ami elősegíti a molekula sejtfelszínen tartását, és lehetővé teszi a PI3-K és az SHP-2 tirozinfoszfatáz kötődését. A PI3-K szerepe nem tisztázott, az SHP-2 a TCR-rel való klaszterképződés után inaktiválja az ITAM-foszforiláció által elindított jelátviteli folyamatokat. A CTLA4 kötődik a PP2A-szerinfoszfatázhoz is, ami szintén negatív szabályozó szerepet tölt be.

A CTLA-4 intracelluláris régiója két tirozint és egy prolinban gazdag régiót tartalmaz. Nyugalmi állapotban az egyik tirozintartalmú motívum a klatrin-adapter fehérjéhez (AP-50) csatlakozik, mely a molekula endocitózisát eredményezi. A TCR-en keresztüli aktivációt követően a CTLA-4 kifejeződése fokozódik, a molekula tirozinjai foszforilálódnak, és az SHP-2-foszfatázhoz kapcsolódnak. A SHP-2 feltehetőleg defoszforilálja a TCR-komplex ITAM-jait és/vagy más fehérjéket, gátolva ezzel a sejtaktivációt.

ICOS (InducibleTcell costimulatoryligand) általi kostimuláció. Az antigénbemutató-sejteken levő ICOS-ligandum (ICOSL) kötődése a T-sejteken jelenlevő ICOS-hoz ez utóbbi molekula intracelluláris tirozinjának foszforilációját ereményezi, aminek következtében megköti a PI3-K p85 alegységét. Ez elősegíti a Th-sejtek differenciálódását, és elsősorban IL-10-termeléshez vezet. Fokozza a CD40L expresszióját is a T-sejteken, hozzájárulva ezzel a B-sejtek izotípusváltásához (6.17. ábra).

6.17. ábra. Az ICOS – ( I nducible T cell COS timulatory ligand) ICOS-ligandumútvonal. A B-sejteken megjelenő ICOS-ligandum (ICOSL) kötődése az ICOS foszforilációját és a PI3-K kötődését, valamint a CD40L kifejeződését indukálja. Az ICOS elsősorban a Th-sejtek aktiválódását segíti elő, továbbá az IL-10, IL-4, és az IFNγ termelésének szabályozásában tölt be fontos szerepet.

A kostimulátor molekulák részben átfedő funkciókkal rendelkeznek, részben a T-sejtek különböző érési stádiumában töltenek be szerepet. A nyirokszervekben a naiv T-sejtek konstitutívan fejeznek ki CD28-at. A koszignalizáció szabályozza az effektor T-sejtek antigénindukált apoptózisát (Antigen Induced Cell Death – AICD) is (lásd 13. fejezet). A CD28 által közvetített jelek indukálják egy sor további, a koszignalizációban részt vevő molekula, többek között a CTLA-4 expresszióját, ami a T-sejtaktivációt leállítja (6. 18. ábra).

6. 18. ábra. TCR által közvetített funkciókat aktiváló és gátló jelpályák. A TCR és koreceptora, a CD28 által aktivált jelpályák foszforilációs folyamatokat indítanak el, amelyek eredményeként aktiválódik a PLCγ- és a PI3-K-útvonal, ami végül a ras/MAPK és az NFκB, NFAT transzkripciós faktorok aktiválódásához vezet. Az aktin-citoszkeleton átrendeződése is megkezdődik. Az aktiváció szabályozásában részt vesz a CD45-foszfatáz, ami az lck aktivitását szabályozza, és a CTLA4, amely a hozzá kötődő foszfatázokon keresztül (SHP1, SHP2) leállíthatja az aktiváció folyamatát. A Cbl szintén gátolja a TCR-közvetített jelátvitelt.