MHC-II

Antigenpräsentation
01. April 2009
Elfriede Nößner
HelmholtzZentrum München-Institut für Molekulare Immunologie
München-Großhadern
E-Mail: [email protected]
Tel. 089/7099 303
Zur Erinnerung
MHC-Klasse I
MHC-Klasse II
MHC-schwere Kette + ß2m
MHC-IIα + MHC-IIß
TCR-MHCPeptid
CDR3
α/ß
Das Peptid ist ein integraler Bestandteil des MHCProteins. Das MHC-Protein erhält dadurch Stabilität.
Antigen Æ Peptid
- Entfaltung
- Abbau
T-Zellen erkennen im MHC-Protein
eingelagerte Antigenfragmente (Peptide)
T-Zelle
zwei TCR zur
Erkennung von MHC
und Antigen ?
TCR
1975: Nobelpreis MHC-Restriktion
1989: Kristallstruktur pMHC
MHC
Prozessierung
Entfaltung
Antigen
Antigenpräsentierende Zelle
Zwei Klassen von T-Zellen
CD4-positiv
CD8-positiv
TCR
CD8
MHC-I
TCR
CD4
Zwei Arten
von PeptidAntigen
MHC-II
β α
MHC-Klasse I
MHC-Klasse II
Zwei Klassen von Antigenpräsentationsmolekülen
Warum MHC-I und MHC-II ?
Helfer TH
Zytotoxische
T-Zelle
B-Zelle
Zytokine
TCR
MHC-I
TNFα
IFNγ
TCR
MHC-II
MHC-II
BCR
Viren
Mutationen
infizierte Zelle
Präsentationsmolekül muss von
allen Zellen exprimiert werden
(MHC-I)
Plasmazelle
Makrophage
Bakterien, Toxine
Präsentationsmolekül darf nur von Zellen
des Immunsystems exprimiert werden
(MHC-II)
Lokalisation des Antigens bestimmt den
Präsentationsweg
T-Zellen
CD8
Antigen
CD4
Lyse
Bakterien,
bakterielle
Toxine
Intrazelluläre
Bakterien
Viren
Mutationen
Lokalisation
des Antigens
Zytosol
Vesikel
Extrazelluläre Flüssigkeit
MHC
MHC-I
MHC-II
MHC-II
endogener Präsentationsweg
exogener Präsentationsweg
Biologischer Sinn der Zweiteilung bei T-Zellen und
MHC: Antigenlokalisation und T-Effektorfunktion
T-Zelle
CD8
Killerzellen
CD4
Helfer TH1
Helfer TH2
IL-2, IFNγ
Antigen
TNFα
IFNγ
IL-4
Bakterien,
bakterielle
Toxine
Intrazelluläre
Bakterien
Viren
Mutationen
Effektor
funktion
Zielzelle
Zelllyse
Aktivierung der
Mф; Lyse der
intrazell. Bakterien
Jede Körperzelle
Makrophage
MHC
MHC-I
MHC-II
Lokalisation
des Antigens
Zytosol
Vesikel
endogene Antigenpräsentation
Antikörpersezernierende
Plasmazelle
B-Zelle
MHC-II
Extrazelluläre Flüssigkeit
exogene Antigenpräsentation
T-Zelle
CD8
Der endogene
(zytosolische)
Präsentationsweg
Antigen
Viren
Mutationen
Effektor
funktion
Zielzelle
Die MHC-Klasse Irestringierte
Antigenpräsentation
Zelllyse
Jede Körperzelle
MHC
MHC-I
Lokalisation
des Antigens
Zytosol
Die MHC-Klasse Irestringierte
Antigenpräsentation
Der endogene
(zytosolische)
Präsentationsweg
Antigenprozessierung
26S Proteasom
multikatalytischer
Proteinkomplex (700kD)
α1 - α7
β1 - β7
β1 - β7
α1 - α7
β
β
katalytische
Zentren
Regulation der Proteasom-Aktivität
Substratbindung
19S
Regulator
Öffnen der
Core-Einheit
26S Proteasom
ubiquitinierte
Proteine
ATP
Aminosäuren
20S Proteasom
TOP (Thimet
Oligoendopeptidase)
Peptide
Antigenpräsentation
IFN-γ
PA28 α/β
(11S Aktivator)
Peptid-Substrate
ohne Ubiquitin
(8-12 Aminosäuren)
Chimäre
Proteasomen
Ubiquitin markiert Proteine für den
proteasomalen Abbau
ATP Ubaktivierendes
Enzym (E1)
Ub-KonjugationsEnzym (E2)
Ub
Ub
Ub
Ub-Ligase
(E3)
UbU
b
Ub
Ub
Ub
Ub
Ub
Ub
Ub
Polyubiquitiniertes
Protein
ATP
TOP (Thimet
Oligoendopeptidase)
Aminosäuren
Peptide
Peptide
(8-12 Aminosäuren)
Antigenpräsentation
Core
Entzündungsprozesse (Interferon-γ) verändern
die proteolytische Aktivität des Proteasoms
α
β
β
α
IFN-γ
Delta MB1
LMP2 LMP7
(Entzündung)
MB1 Delta
LMP7 LMP2
Delta
MB1
LMP2
LMP7
Housekeeping Proteasom
Immunoproteasom
Hydrolyse nach aromatischen,
aliphatischen, basischen AA und
Glutaminsäure
Hydrolyse nach basischen und
hydrophoben AA,
Bevorzugt 5-15 AA lange Peptide
TOP
Aminosäuren
korrekter C-Terminus für die
MHC-Klasse I-Bindung
Das Immunoproteasom fördert die
Peptidbereitstellung für die MHC-I-Präsentation
Ovalbuminabbau
Proteolytische Abbaumechanismen
mit Bedeutung für die Antigenpräsentation
Das Proteasom spielt die zentrale Rolle bei der Prozessierung
des Peptids für MHC-Klasse I-Präsentation. Es generiert den
C-Terminus des Epitops.
Weitere proteolytische Enzyme:
• Tripeptidylpeptidase (TPP II): Zytosol. In einigen Tumoren gegenüber dem
Proteasom bevorzugt und wird zur Herstellung bestimmter HIV-Epitope benötigt.
• Aminopeptidasen im ER (ERA(A)Ps verkürzen Peptide ausgehend vom NTerminus jeweils um eine Aminosäure („Trimming“). IFN-γ induziert die ERAPExpression.
• Signalpeptidase: spaltet die Signalsequenz von Proteinen beim Eintritt ins ER.
Peptide aus der Signalsequenz von MHC-I sind wichtig für die HLA-E
Expression und NK-Regulation.
Protektive CTL-Antwort gegen Nef benötigt
Tripeptidyl-Peptidase II
(TPP II)
Der Peptidtransport ins ER
TAP1/TAP2 Heterodimer
6 Transmembrandomänen
NukleotidbindeDomäne
Transport
- ATP-abhängig
- Peptide mit C-terminalen hydrophoben
oder basischen Aminosäuren
Sechs TAP1 Allele, vier TAP2 Allele
kein Unterschied in der Peptid-Selektion
ER-Abbaumechanismen (ERAP)
xPxxxx
DRIPs
Ubiquitinierung
Hinweis auf ERAP: TAP transportiert
keine „xPxxx“-Peptide. Diese werden
aber aus MHC-Klasse I-Proteinen
isoliert.
ÆVermutung: Transport als längere
Vorläufer und N-terminales Trimming
im ER.
Maus: ERAAP-1
Mensch: ERAP-1 und ERAP-2
(L-RAP: leukocyte-derived aminopeptidase)
ERAP
BiP
Calnexin
- nicht redundant; kooperatives
Trimming (ERAP-1 spaltet hydrophobe
Reste, ERAP-2 basische Reste)
- Homo/Heterodimere
IFN-γ induziert ERAP
Antigenprozessierung für die MHCKlasse I-Präsentation
Pro Sekunde werden 2
Millionen Peptide generiert.
Davon werden 150 von
MHC-Klasse I präsentiert
26S Proteasom
TPP II
AP
AP
TOP
AP
TOP
Thimet Oligoendopeptidase
HLA-E
NK
-Inhibition
Signalpeptidase
ERA(A)Ps
CD8
- Aktivierung
- Toleranz
MHC-Zusammenbau & Peptidbeladung (ER)
Chaperone & Peptidbeladungskomplex (PLC)
Chaperone sind Proteine, die mit anderen
Proteinen Komplexe bilden, um deren
Stabilität, weitere Faltung, Tertiärstrukturbildung, etc. zu unterstützen, dann aber
wieder abdissoziieren.
Wichtige Chaperone des MHC-Klasse IBiogenesewegs sind:
DRIPs
Ubiquitinierung
Calnexin, Calretikulin, ERp57, Tapasin, PDI
Biologische Notwendigkeit: Qualitätskontrolle
Nur MHC/ß2m/Peptid-Komplexe
sollen auf die Zelloberfläche
gelangen.
BiP
Calnexin
Nur komplett assemblierte trimäre
MHC/ß2m/Peptid-Komplexe sind strukturell stabil;
nur trimäre Komplexe erfüllen die Funktion der
Antigenpräsentierung;
nur trimäre Komplexe können NK-Zellen inhibieren
MHC-Zusammenbau & Peptidbeladung (ER)
Chaperone & Peptidbeladungskomplex (PLC)
PDI
optimal
Peptid
suboptimal
DRIPs
Ubiquitinierung
PLC:
TAP1/2: Peptidtransport
Tapasin: Interaktion MHC/ß2m mit TAP
BiP
Calnexin
ERp57: Thiol-Oxidoreduktase (s-s Brücke)
Calreticulin: Peptid-Editing
PDI: Protein-disulphid-Isomerase
MHC-Zusammenbau & Peptidbeladung (ER)
Chaperone & Peptidbeladungskomplex (PLC)
Tapasin: Stabilisiert TAP-MHC
PDI
Interaktion. Zwei Allele (kein Unterschied
in der Funktion)
Nicht alle MHC-Klasse I-Allotypen
binden gleich gut an Tapasin (FTasche ist ausschlaggebend)
B*4402, B8, B*1510 brauchen Tapasin; B*2705,
B*1501, B*1518 werden auch ohne PLC mit Peptid
beladen (Æ Resistenz gegenüber viraler Interferenz)
ERp57, PDI: Umorganisation der S-SBindung
In ERp57-/- Mäusen befinden sich weniger
MHC-I-Proteine im PLC. MHC-I-Proteine
werden schneller zur Zelloberfläche
transportiert, sind aber dort nicht stabil.
ERp57 hält MHC-I im PLC bis es
mit optimalen Peptiden beladen ist.
PLC:
TAP1/2: Peptidtransport
Tapasin: Interaktion MHC/ß2m mit TAP
ERp57: Thiol-Oxidoreduktase (s-s Brücke)
Calreticulin: Peptid-Editing (COH-Bindung)
PDI: Protein-disulphid-Isomerase
Der PLC: die zentrale Kontrolleinheit der
MHC-Klasse I-Peptidbeladung
• Angeborene TAP-Defizienz Æ schwere Immundefekte (BLS)
• Mutationen/Verlust von TAP sind häufig in Tumoren (Melanom,
Retinoblastom, Fibrosarkom) ÆImmun-Escape
• ERp57-Deletion (Maus) führt zu schnellerem MHC-Klasse ITransport. Allerdings geringe Stabilität auf der Zelloberfläche.
Æ gebundene Peptide sind suboptimal.
Æ ERp57 beeinflusst die Qualität des Peptid-Pools
• Viren intervenieren mit TAP/Tapasin-Funktion: MHC-Klasse IAllelvarianten, deren Peptidbeladung von PLC unabhängig ist,
sind resistent gegenüber viraler Subversion.
Virale Immun-Evasion
Störung der MHC-Klasse I Biogenese, bevorzugt PCL-Angriff
PDImK3
X
optimal
Peptid
suboptimal
K5
UL83
K3
E19 US3
US10
US6
ICP47
Internalisierung
Inhibition des Peptidabbaus (UL83)
ICP47
US6
BiP
Calnexin
US2
US11
ERAD
Nef
Fehlsortierung
Inhibition des Peptidtransports
(CMV-US6, HSV-ICP47 )
Degradation von MHC-I (US2, US11)
Störung des PLC
(MHV68-mK3, US3, US10, AdE19)
Fehlsortierung (HIV-Nef, KSHV-K5, K3)
Kreuzpräsentation
Präsentation exogener Antigene über MHC-I
MHC-I: der endogene Weg
Antigenfreisetzung & Aufnahme
X
AntigenTransfer
K5
UL83
K3
Gap-Junctions
Internalisierung
MHC-I
Recycling
Abgabe ins
Zytosol Endosom
Nef
Missorting
BiP
Calnexin
US2
US11
ERAD
zytosolische Antigene & CD8 T-Zellen extrazelluläre Antigene & CD4 T-Zellen
MHC-I: der endogene Weg
MHC-II: der exogene Weg
Trennung endogener/exogener Weg
MHC-II Trafficking
Die invariante Kette (Ii)
MHC-II: der exogene Weg
Sequenzieller Abbau durch
Cath S/L, AEP Æ CLIP
(class II associated invariant chain
peptide)
Sortingsignal zum
Golgi und Endosom
Blockiert Peptidbindungsgrube Æ
keine Bindung endogener Peptide im ER
(Spezifität des exogenen bzw. endogenen
Präsentationswegs ist gesichert).
ER
Ii
αβ
Nonamerkomplex
Ii3(α/β)3 Æ verleiht
dem MHC-II Dimer
Stabilität und Schutz
vor Abbau.
Peptidbeladung
Trennung endogener/exogener Weg
Proteolytische Aktivitäten
MHC-II: der exogene Weg
Proteasen:
Lokalisation in
Endosomen/Lysosomen
Endo-, Exo- und PeptidylProteasen; Cysteinyl (Cathepsine)und Non-Cysteinyl-Proteasen.
Funktion
Abbau des Antigens und der
Invarianten Kette.
Regulation durch
• Absenken des pH (Acidifizierung
der Endosomen) (posttranskriptional)
• Interferon-γ (transkriptional)
Proteasen der MHC-II-Präsentation
Endoproteasen
Substratspezifität
Cathepsine D
E
L
S
AEP (AsparaginEndopeptidase
Leucin/aromatisch
vor Prolin
Leucin, aromatisch
Aliphatisch, Methionin
Abbau der Ii- Kette
nein
?
Ja, im Thymusepithel
Ja, in APC
Ja, initiiert den Abbau
Exoproteasen
Cathepsine A
B
H
Carboxypeptidase
Carboxypeptidase
Aminopeptidase
nein
nein
nein
Aminopeptidase
Prolyl-Carboxypeptidase
Pro/ala-Aminopeptidase
nein
nein
nein
Peptidyldipetidasen
I (Cathepsin C)
II
IV
Exonuklease-Aktivität zeigt sich an den „ragged ends“ der MHCKlasse II-Peptide.
Prolyl-Carboxypeptidase Aktivität zeigt sich daran, dass viele
MHC-II-Peptide am N-terminalen Ende Proline haben.
MHC-II Allel
MHC-II
Allel 2
HLA-DM:
Peptidbeladung im MIIC
Entfernen von CLIP und Editieren
der Peptidbeladung des MHC-II
MHC-II: der exogene Weg
Peptidbeladung
DP
DQ DR
βα β β α
ββ α
α αβ
BC
6p21.31
Proteine der Antigenpräsentation sind im MHC
kodiert und über IFN-γ ko-reguliert
A
β
DN DM
DO
TAP/LMP
TAP
Klassische MHC-Klasse Ia und II-Gene.
Präsentation von Peptiden an CD8- und CD4-T-Zellen
Gene mit Funktion bei der Antigenpräsentation
TAP/LMP (MHC-Klasse I-Präsentation)
DM (MHC-Klasse II-Präsentation)
DN/DO
Biologischer Sinn: Koordinierte Expression und Regulation der
Antigenprozessierungsmaschinerie bei Bedarf.
HLA-DO: Regulator des HLA-DM
•
•
•
•
Heterodimer aus DNα und DOβ
Strukturell dem HLA-Klasse II ähnlich, aber keine Peptidbindung
Expression in B-Zellen
HLA-DO bildet Komplexe mit HLA-DM. Im Komplex mit DO
kann HLA-DM seine Funktion als Peptidaustausch-Vermittler
weniger gut ausführen.
• Die Stabilität des DM-DO-Komplexes ist pH-abhängig.
-- niedriger pH (pH4.5-5.0, spätes Endosom): DO bindet schlecht an DM Æ
DM ist aktiv und fördert die Peptidbeladung.
-- basischer pH (pH6.0-6.5, frühes Endosom): DM-DO-Komplex stabil Æ
DM ist funktionell blockiert Æ HLA-Klasse II wird nicht/schlecht mit
Peptiden beladen.
• Versuche deuten darauf hin, dass DO die Selektion von hochaffinen Antikörpern begünstigt.
HLA-DO begünstigt Antikörperproduktion
von B-Zellen mit hochaffinen B-ZellRezeptoren
Antigen wird im EE verdaut.
Weil dort DM nicht aktiv ist,
wird MHC-II nicht mit
exogenem Peptid beladen.
Unterschiede zwischen MHC-I- und MHC-IIrestringierter Antigenpräsentation
Expression des MHC
Effektorzellen
immunologischer
Effekt
Antigenstruktur
Art des Antigens
Herkunft des Antigens
Antigenlokalisation
Antigenprozessierung
Inhibition
MHC-I
MHC-II
alle Zellen; Ausnahmen:
Erythrozyten, Nervenzellen
Zellen des Immunsystems (Makrophagen;
B-Zellen, dendritische Zellen)
CD8-positive T-Zellen
CD4-positive T (Helfer) -Zellen
zellgerichtet; Zerstörung infizierter
Zellen
Aktivierung von infizierten Makrophagen
(Abtöten intrazell. Bakterien), und B-Zellen
(AK-Produktion)
8-11 AA-lang,
N + C-terminal verankert
12-24 AA-lang,
Verankerung über die ganze Länge der
Grube, überhängende Enden
Intrazelluläre Pathogene (Viren, intrazell.
Bakterien i.e. Listeria), Mutationen,
zellulärer Proteine etc.
intrazelluläre Bakterien (Mycobakterien,
Leishmania), Bakterien, Toxine
endogene Synthese (Genexpression)
extrazelluläre Aufnahme durch
Endozytose, Makropinozytose, Pinozytose
Zytosol
Mф-Vesikeln, extrazelluläre Flüssigkeiten
Zytosol-Proteasom (Trimming im ER)
Endosom; Lysosom (Cathepsine,
Exo-/Endopeptidasen)
Brefeldin A (ER/Golgi-Transport)
Lactacystin, etc (Proteasomeninhibitoren)
Chloroquin (pH-Erhöhung im Endosom)
Leupeptin (Cathepsin-Inhibition)
Weitere Antigenpräsentationsmoleküle
Zur Erinnerung
MHC-I
MHC-II
Peptid-Antigene
CD1a-d
Lipid-Antigene
CD1: Cluster of differentiation-1
differentiation
Zur Erinnerung
Strukturell dem MHC-Klasse I ähnlich,
assoziiert mit ß2-m
nicht im MHC kodiert
nicht polymorph
CD1a, CD1b, CD1c und CD1d (CD1e)
an unterschiedlichen Genloci kodiert
Maus hat nur Gruppe II-CD1 (CD1d)
Präsentation von Lipid-Antigenen
Zur Erinnerung
CD1-Epitope
Lipidantigene (z.B. von Mycobakterien, Sphingomonas, Borellia)
– Glycosphingolipide (CD1a,b,c,d)
– Phospholipide (CD1c,d)
– Sulfoglycolipide (CD1b,c)
– Mycolsäuren (CD1b)
– Lipopeptide (CD1a)
– Galactosyl/Glucosylceramide (CD1d)
α-Gal-Cer
Lipopeptide
Mycolsäure
Diacylglycerol
Dideoxymycobactin
Phosphatidyl
-inositol
CD1-Struktur ÅÆ Funktion
Zur Erinnerung
MHC-Klasse I
CD1a
Peptidbindungsgrube
- 2-4 Taschen
- Taschen enger und
tiefer als bei MHC
Trafficking und Lipidbeladung des CD1
Recycling
zum EE
1
Schneller
Transport zur
Oberflächen
Synthese und
Zusammenbau
im ER
ß2m, Calnexin,
ERp57, Calreticulin
Endogene SelbstLipide (PtdIns), MTP
2
(AP-2, bzw.
ARF6 für
CD1a)
Transport
zum LE,
Lysosom
(AP-3) (nicht
CD1a)
5
Oberflächenexpression
3
4
Lipidbeladung
(SAP, apoE)
CHOProzessierung
(Hex, CD1e)
Mögliche Funktionsweise der Saposine
SAP A-D: lysosomale Sphingolipid-Aktivator-Proteine.
Funktionsweise unklar, vermutlich Aufbrechen der Membranordnung durch Interaktion mit dem
hydrophilen Kopf.
SAPs werden als inaktive Vorstufen produziert (Prosaposine).
Chaperon-Funktion analog zu DM bei MHC-Klasse II
Viraler Eingriff in die Lipid-Präsentation
HIV1-Nef
KSHV-Mir
HIV1-Nef
Schneller
Transport zur
Oberflächen
Synthese und
Zusammenbau
im ER
ß2m, Calnexin,
ERp57, Calreticulin
Endogene SelbstLipide (PtdIns), MTP
1
HSV-1
Recycling
zum EE
2
(AP-2, bzw.
ARF6 für
CD1a)
Transport
zum LE,
Lysosom
(AP-3) (nicht
CD1a)
5
Oberflächenexpression
3
4
HSV-1
Lipidbeladung
(SAP, apoE)
CHOProzessierung
(Hex, CD1e)
CD1 hat Eigenschaften von MHC-I und MHC-II
MHC-Klasse I
Struktur
Expression
T-ZellPopulation/
Funktion
Art des
Antigens
Trafficking
MHC-Klasse II
α-Kette + ß2m
α- und ß-Kette
α-Kette polymorph beide Ketten polymorph
auf allen Zellen
APC
CD4/Zytokine
CD8/
Th1: IL-4, IL-13;
zytotoxisch
Th2: IFNγ/TNFα)
Peptid, zytosolisch
Peptid; endosomal
Gruppe I
a
b
c
Gruppe II
d
α-Kette + ß2m
nicht polymorph
APC
Diverse TCR
NKT
lipid-reaktiv Zytokine, zytotox.
IFNγ;TNFα
autoreaktiv IL-4 +GMCSF
Lipid, endosomal
Polar,
Lange
Selbstlipide, hydrophobe
Lipopeptide mit Ketten
kurzer Kette
ER, Golgi
EE, LE/MIIC,
Lysosom
Dileucin-Motif
Chaperone
CD1
Calnexin, ERp57,
Calretikulin, Tapasin,
TAP
Prozessierung Proteasom, TPP II,
ERAAP,
Signalpeptidase
α-galcer
iGb3
Endosomen/MIIC, Lysosom
EE,
LE,
Recycling E. Lysosom
(ARF6) (AP-2/-3)
Alle Endosomen
(Nicht
AP-3)
(AP-2/-3)
Ii, DM, DO
Calnexin, ERp57,
Calretikulin; nicht TAP;
Ii, Saposine (SAP), PtdIns
Cathepsine, AEP
CathL, ß-Hexosaminidase
(CHO-Prozessierung)
Beladung von CD1 mit Lipidantigen
Lipidtransfersysteme: Selbst-Lipid (Phosphatidylinosit, PtdIns) wird im ER
vermutlich mithilfe von MTP (microsomal triglyceride transfer protein) geladen. PtdInsFunktion ist vergleichbar mit Ii (Besetzen der Bindegrube für Stabilität)
ApoE (apolipoprotein E) ist an Aufnahme und Transfer von exogenen Lipiden auf CD1d
im endosomalen Kompartiment beteiligt.
SAP A-D: lysosomale Sphingolipid-Aktivator-Proteine.
Funktionsweise unklar, vermutlich Aufbrechen der Membranordnung durch Interaktion
mit dem hydrophilen Kopf.
SAPs werden als inaktive Vorstufen produziert (Prosaposine)
Chaperon-Funktion analog zu DM bei MHC-Klasse II
SAP-C Æ CD1b; ob CD1a und c auch SAPs benutzen ist unbekannt
Chaperone: Calnexin, Calretikulin, ERp57, nicht TAP/Tapasin, spielen eine
Rolle beim Zusammenbau im ER
ß-Hexosaminidasen: CHO-Prozessierung nötig für NKT-Entwicklung (CD1d).
ß-Hexosaminidasen sind Dimere. ß-Hexosaminidase A ist Heterodimer aus α- und ßUntereinheiten. ß-Hexosaminidase B ist Homodimer aus ß-UE, ß-Hexosaminidase S ist αUE Homodimer
Mutation in α-UE (Tay Sachs Disease) ÆDefekt in ß-Hex und Hex S
Mutation in ß-UE (Sandhoff Disease) Æ Defekt in both α-Hex und ß-Hex
Cathepsin L:
CD1 - Biogenese (nur für CD1d bekannt)
CD1 a-d, MHC-I und MHC-II unterscheiden sich im Trafficking (zytoplasmatische
Motife, Adaptorproteine)
CD1-Proteine erscheinen innerhalb weniger Stunden auf der Zelloberfläche (ER-Golgi
Transit wie MHC-I), MHC-II braucht wesentlich länger.
CD1a wird über Clathrin-coated Pits von der Oberfläche in EE internalisiert (ARF6: ADP
ribosylation factor 6), unabhängig von AP-2 (CD1a hat kein Y-Motif), keine Lokalisation
zum LE oder Lysosom (kein AP-3 Motif)
CD1b, c und d und MHC-II finden sich im LE und Lysosom, gelangen aber auf
unterschiedlichem Weg dort hin:
• MHC-II gelangt über Golgi zu LE und MIIC (Dileucin-Motif);
• CD1b gelangt durch Recycling von der Zelloberfläche zum LE und Lysosom (Y-Motif,
AP-2 und AP-3)
• CD1c und d werden von der Zelloberfläche internalisiert und gelangen zum LE über einen
AP-3 unabhängigen Weg.
Kompartiment-Lokalisation bestimmt die Art des präsentierten Lipidantigens:
• Lipide mit langer hydrophober Kette sind im LEÆ Präsentation durch CD1b
• Polare Selbstlipide und Lipopeptide mit kurzer Kette sind in EE, auf der Zelloberfläche, und
im Recycling-Endosom Æ Präsentation durch CD1a
AP-2: Recycling von der Zelloberfläche, clathrin-abhängig, Y-Motif
EE: early endosome; LE: late endosome
AP-3: Transport vom EE zum LE und Lysosom.
Hermansky-Pudlak-Syndrom: AP-3 Defekt Æ veränderte CD1b-Lokalisation und Lipidpräsentation
MHC-Klasse I
PeptidbindeDomäne
α2
α1
MHC-Klasse II
β1
α1
(~90 aa)
(~90 aa)
COH-Kette
ImmunglobulinDomäne
β2-
α3
(~90 aa)
Mikroglobulin
TransmembranDomäne
~25 Aminosäuren
Zytoplasmatische
Domäne
~30 Aminosäuren
β2
α2
~25 Aminosäuren
(~90 aa)
~25 Aminosäuren
variable Länge
Tyrosin-Motif
Ii Dileucin-Motif
Trafficking-Signale
CD1
MHC-II
ARF6
AP-2
AP-2
AP-3
MHC-I
Cross-Präsentation
AP-2
TraffickingSignale
Entzündung (IFN-γ)
• Gene für die MHC-Klasse I- restringierte Antigenpräsentation
werden hochreguliert (MHC-Klasse I, TAP1 und TAP2, LMP2
und LMP7, PA28-Aktivator).
• Zusammensetzung des Proteasoms ändert sich
(ÆIMMUNOPROTEASOM).
• Die proteolytische Aktivität des Proteasoms verändert sich:
- restringierte Hydrolyse (Æ 5-15 AA)
- bevorzugte Hydrolyse nach hydrophoben Aminosäuren
Æ Peptide mit hydrophoben C-Termini = optimal für die Cterminale Verankerung im MHC-Klasse I-Protein
• HLA-DM wird induziert
• CIITA wird induziert
Testfragen - Antigenpräsentation
Virale (intrazelluläre) Antigene können auf der Zelloberfläche einer Antigen-präsentierenden Zelle präsentiert werden
(nur eine Aussage ist richtig)
A) nach Degradierung im Lysosom und Bindung an MHC-Klasse II
B) können nicht präsentiert werden
C) nach Degradierung durch das Proteasom und Bindung an MHC-Klasse I
D) können nicht degradiert werden und gelangen intakt auf die Zelloberfläche
E) werden von Toll-like Rezeptoren auf die Zelloberfläche transportiert.
Wie beeinflusst Interferon-gamma die Antigenpräsentation? Was sind die zugrunde liegenden Mechanismen?
Was sind Chaperone?
Welche Funktion haben sie?
Welchen biologischen Sinn haben die Chaperone beim MHC-Präsentationsweg?
Gibt es Gemeinsamkeiten zwischen CD1 und MHC-I (mit JA oder NEIN antworten) in
- Struktur:
- Art des präsentierten Antigens:
- Lokalisation des Antigens:
- beteiligte Chaperone:
- Proteasen zur Antigenprozessierung:
.
Welche Signalmotife steuern die intrazelluläre Lokalisation der MHC-Klasse I- und MHC-Klasse II-Proteine?
Wo im Protein sind die Signalmotife kodiert?
Antigene, die von MHC-Klasse I oder MHC-Klasse II präsentiert werden, stimulieren unterschiedliche T-Zellpopulationen
und führen zu unterschiedlichen biologischen Reaktionen.
Welche T-Zellpopulationen werden stimuliert und welcher biologische Effekt wird damit erzielt?
Testfragen - Antigenpräsentation
Weisen Sie jedem der nachfolgenden Begriffe zu, ob er beim MHC-Klasse I-restringierten endogenen
Antigenpräsentationsweg (en), dem MHC-Klasse II-restringierten exogenen Antigenpräsentationsweg (ex), der CD1vermittelten Lipid-Präsentation (lip) oder bei alle Wegen (en, ex, lip) eine Rolle spielt.
Geben Sie jeweils für jeden Begriff eine kurze Erklärung zur Funktion.
_____________________________________________Funktion___________
_____ Invariante Kette
_____ Cathepsine
_____ TAP1 und TAP2
_____ Saposine
_____ vesikulärer Transport vom ER zum Golgi
_____ CLIP
_____ Proteasom
_____ Calnexin
Eine Komponente des 26S Proteasomes ist die 19S Regulatoreinheit. Was ist seine Funktion?
Nennen Sie die Unterschiede zwischen dem 26S-Standard-Proteasom und dem 26S Immunoproteasom, hinsichtlich
Aufbau und Funktion.
Was sind die Funktionen der Invarianten Kette?
A) Wie viele Wege der Antigenpräsentation gibt es? Wie heißen sie?
B) Warum gibt es diese unterschiedlichen Wege?
C) Wodurch wird der Präsentationsweg bestimmt?
A) Welche Proteasen spielen bei der endogenen Antigenpräsentation über MHC-Klasse I eine Rolle?
B) Beschreiben Sie die zelluläre Lokalisation und zwei Eigenschaften jeder Protease
Testfragen - Antigenpräsentation
Was sind die Komponenten des MHC-Klasse I-Peptidbeladungskomplexes?
Welche Funktion hat jedes Protein?
Welchen biologischen Sinn hat die Aufteilung der Antigenpräsentation über zwei verschiedene MHC-MolekülKlassen? Wodurch wird die Aufteilung bestimmt?
Wie wird die Aktivität des Proteasoms für die Antigenpräsentation optimiert?
A) Wie viele Wege der Antigenpräsentation gibt es? Wie heißen sie?
B) Warum gibt es diese unterschiedlichen Wege?
C) Wodurch wird der Präsentationsweg bestimmt?
Was ist Kreuspräsentation? Welche Zellen sind Kreuzpräsentation fähig? Welche Wege werden diskutiert? Warum ist
Kreuzpräsentation biologisch notwendig?
Welche Möglichkeiten gibt es, damit trotz viraler Abregulation des MHC-Klasse-I eine virale
CD8-T-Zellantwort entstehen kann?
Was sind die Funktionen der Invarianten Kette?
Nennen sind die Funktionen von HLA-DM?
A) Welche Proteasen spielen bei der endogenen Antigenpräsentation über MHC-Klasse I eine Rolle?
B) Beschreiben Sie die zelluläre Lokalisation und zwei Eigenschaften jeder Protease