Этапы внутриклеточной подготовки антигена
Для вирусных белков ( антигенов ), локализующихся в цитозоле , путь выхода на поверхность клетки в иммуногенной форме включает несколько последовательных этапов ( рис. 3.9 ).
Первый из них - разрушение белковой молекулы до отдельных пептидов. Этот процесс осуществляется с помощью большого каталитического протеазного комплекса - протеасомы . Комплекс включает 28 субъединиц с мол. масой 28-30 кД. Субъединицы формируют цилиндр, который состоит из четырех колец. Каждое кольцо, в свою очередь, включает 7 субъединиц. Особенностью протеасом, подготавливающих антиген к взаимодействию с молекулами I класса МНС , является наличие в их составе двух субъединиц, которые кодируются генами LMP (англ. low molecular weight protein), локализованными в геноме МНС ( рис. 3.5 ).
Образовавшиеся в цитозоле пептидные фрагменты должны проникнуть во внутреннее пространство эндоплазматического ретикулума для встречи с молекулами I класса МНС. Такое проникновение пептидов на втором этапе развития процесса осуществляется с помощью специальных белков: TAP-1 и ТАР-2 (англ. transporters associated with antigen processing-1 and -2). Каждый белок состит из двух доменов - одного гибдрофобного трансмембранного домена и одного АТФ-связывающего домена. Два белка образуют гетеродимер на эндоплазматической мембране. Именно гетеродимер является "воротами" для прохождения пептидов во внутреннее пространство эндоплазматического ретикулума.
Гены, кодирующие ТАР-1 и ТАР-2, как и LMP-гены, локализованы в МНС ( рис. 3.5 ). Сам по себе факт знаменателен. Объединение в одном локусе генов для основных и вспомогательных белков, функция которых - переработка и презентация антигена для его распознавания различными типами Т-клеток, указывает на то, что МНС эволюционно возник специально для обеспечения этой функции.
В полости эндоплазматического ретикулума осуществляется встреча транспортируемых пептидов с молекулами I класса МНС . Полноценные молекулы MHC класса I образуются в результате постоянно идущего процесса: синтеза альфа-цепи и ее соединения с бета2-микроглобулином . Однако в таком нативном состоянии эти молекулы нестабильны и быстро распадаются на составляющие элементы. Молекулы стабилизируются специальным белком - калнексином (англ. calnexin), мол. масса которого равна 68 кД. Комплекс молекулы I класса с калнексином остается в полости эндоплазматического ретикулума до тех пор, пока не произойдет его встреча с антигенным пептидом. Факт взаимодействия комплекса с пептидом приводит к отрыву калнексина, что и завершает III этап процесса.
На заключительном IV этапе сформировавшийся новый комплекс пептид:молекула I класса MHC транспортируется через аппарат Гольджи к клеточной поверхности. Завершается весь процесса прохождения антигена из цитозоля через эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи к клеточной поверхности, где он экспрессируется в иммуногенной, доступной для цитотоксических лимфоцитов форме.
Большинство бактерий и одноклеточных паразитов, а также их токсины генерируют развитие гуморального иммунного ответа с обязательным включением в защитную реакцию CD4 T-клеток. Эти клетки распознают комплекс чужеродного пептида с молекулами II класса МНС .
Весь процесс подготовки антигена к его распознаванию CD4 Т-клетками включает три этапа ( рис. 3.10 ).
На I этапе в результате эндоцитоза бактерии или их токсины оказываются заключенными в фагосомы . После слияния фагосом с лизосомами и образования фаголизосом захваченный материал подвергается гидролитическому расщеплению протеазами, которые действуют при низких значениях рН, характерных для этих органелл.
Параллельно на II этапе процесса во внутреннем пространстве эндоплазматического ретикулума формируются молекулы II класса MHC . Они защищены от случайного образования комплекса с пептидами внутриэндоплазматического пространства так называемой инвариантной цепью (гамма-цепью). Комплекс молекулы II класса с инвариантной цепью покидает через аппарат Гольджи пространство эндоплазматического ретикулума. На этом этапе процесса комплекс заключен в самостоятельную вакуоль.
На III этапе происходит слияние фаголизосомы , в которой находятся пептидные фрагменты и набор кислых протеаз, с вакуолью, содержащей комплекс - молекула II класса:инвариантная цепь. Протеазы, оказавшись в единой вакуоле с комплексом, начинают процесс расщепления инвариантной цепи, что создает условия для снятия "конформационного запрета" на взаимодействие молекул II класса с пептидами. Дальнейшая активность кислых протеаз полностью разрушает инвариантную цепь, а образовавшийся новый иммуногенный комплекс пептида с молекулой II класса МНС в составе секреторной гранулы перемещается к клеточной поверхности.
В виде заключения в табл. 3.1 представлены особенности подготовки антигенов для молекул двух разных классов МНС. Сравнительные данные указывают, что клеточные и молекулярные механизмы переработки антигеннного материала для его взаимодействия с молекулами I и II классов значительно отличаются друг от друга.
