Старт: от рецептора к первым киназам
Начальным индуктором активации выступает антигенный стимул. Поскольку сам мембранный рецептор (TCR) не может мигрировать в ядро, клетка использует принцип каскадной передачи сигнала. Взаимодействие комплекса МНС-антиген с TCR и корецептором (CD4) вызывает конформационные перестройки комплекса.
Это включает в работу проксимальные мембранно-связанные тирозинкиназы семейства Src — ферменты Lck (связана с CD4) и Fyn (связана с CD3). Интересно, что в покоящейся клетке фермент Lck заблокирован в свернутом состоянии (из-за фосфорилирования ингибирующего остатка тирозина Y505). Чтобы киназа активировалась, фосфатаза CD45 отщепляет фосфатную группу, молекула разворачивается, и её рабочий центр становится доступным. Главная задача этих первых киназ — фосфорилировать специфические мотивы ITAM на внутриклеточных участках полипептидных цепей рецепторного комплекса.
Дзета-цепь и развилка путей (ZAP-70 и LAT)
Особую роль в передаче сигнала играет ζ-цепь (дзета-цепь) рецептора TCR, несущая сразу три последовательности ITAM. Уровень их фосфорилирования напрямую определяет судьбу Т-лимфоцита:
- 0 групп: апоптоз;
- 1 группа: связывание низкоаффинного лиганда, выживание покоящейся клетки;
- Все группы: связывание высокоаффинного лиганда при длительном контакте, запуск активации.
К фосфорилированным участкам присоединяется тирозинкиназа ZAP-70, относящаяся к семейству Syk. Активируясь киназой Lck, она переносит сигнал на мембранный адаптерный белок LAT (Linker for activation of T-cells). Фосфорилированный LAT работает как своеобразная док-станция, привлекая множество других молекул (SLP-76, Grb2, Vav, PLCγ1), что разветвляет сигнал на самостоятельные потоки.
Пять сигнальных путей в ядро
От белка LAT стартуют пять основных внутриклеточных каскадов, конечной целью которых является ядро:
- Кальций-зависимый путь: Фермент PLCγ1 расщепляет мембранный липид PIP2 на два мессенджера — DAG (остается в мембране) и IP3 (идет в цитоплазму). IP3 открывает кальциевые депо в эндоплазматическом ретикулуме, что в итоге вызывает лавинообразный вход $Ca^{2+}$ извне. Кальций активирует фосфатазу кальциневрин, которая дефосфорилирует транскрипционный фактор NF-AT, позволяя ему проникнуть в ядро.
- Путь NF-κB: Регулируется через каскад ферментов (включая IKK) и приводит к разрушению ингибитора IκB, что высвобождает активный фактор NF-κB.
- MAP-киназные ветви (ERK, JNK, p38): Сложная сеть реакций с участием малых G-белков (Ras, Rac), киназ Raf, MEK. Приводит к синтезу и активации субъединиц c-Jun и c-Fos, из которых собирается фактор AP-1.
Роль костимуляции и PKCθ
Для полноценного иммунного ответа сигнала только от рецептора TCR недостаточно — необходима костимуляция через молекулу CD28. Двойственность сигнала ярко проявляется на примере специфической киназы PKCθ (тета).
Транспорт PKCθ в иммунный синапс зависит от костимулирующего пути (через PI3K и CD28), а ферментативная активация — от рецепторного (через киназу Lck). Только при пересечении этих двух сигналов PKCθ может выполнить свои задачи: предотвратить апоптоз клетки и включить транскрипционные факторы NF-κB и AP-1. Итогом всех путей становится связывание транскрипционных факторов с промоторами генов-мишеней (например, CD25), что переводит Т-клетку в активное состояние.
Коротко: ответы на вопросы по теме
Какие гены-мишени запускаются транскрипционными факторами после активации Т-лимфоцита?
После активации Т-лимфоцита транскрипционные факторы запускают экспрессию генов-мишеней, необходимых для пролиферации и дифференцировки. К основным таким генам относятся:
- Ген интерлейкина-2 (IL2) — его транскрипцию запускают факторы NF-κB, AP-1 и зрелый NF-AT.
- Ген рецептора интерлейкина-2 (IL2R или CD25) — экспрессируется для обеспечения IL-2-зависимых процессов и пролиферации.
Связывание транскрипционных факторов с промоторными участками этих генов на ДНК приводит к запуску их транскрипции.
Какие белки и полипептидные цепи входят в состав полного рецепторного комплекса TCR?
Полный рецепторный комплекс Т-лимфоцитов включает:
- Антигенраспознающий димер TCR — αβ- или γδ-димер, состоящий из вариабельных и константных доменов.
- Комплекс CD3 — цепи γ, δ и ε, образующие гетеродимеры εγ и δε, а также связанные с рецептором ζ-цепи.
- ζ-димер (CD247) — гомодимер ζζ; цитоплазматическая часть ζ-цепей содержит по три мотива ITAM.
- Корецептор CD4 или CD8.
- Ассоциированные с рецепторным комплексом проксимальные тирозинкиназы Lck и Fyn: Lck связана с CD4, Fyn — с CD3.
Какие молекулы обеспечивают костимулирующий сигнал при активации Т-лимфоцитов?
Костимулирующий сигнал при активации Т-лимфоцитов обеспечивается взаимодействием парных молекул на поверхности Т-клетки и антигенпрезентирующей клетки (АПК). К основным костимулирующим молекулам относятся:
- Рецептор CD28 — взаимодействует с лигандами CD80 (B7-1) и CD86 (B7-2) на АПК, обеспечивая главный активирующий сигнал и секрецию IL-2.
- Рецептор ICOS — связывается с лигандом ICOSL, стимулируя секрецию цитокинов.
- Рецептор OX40 — взаимодействует с лигандом OX40L на АПК.
- Молекула CD40L (CD154) — связывается с конститутивно экспрессируемым на АПК рецептором CD40.
Какие цитокины секретирует активированный Th1-лимфоцит?
К продуктам Th1-клеток относятся:
- Интерферон-γ (IFNγ).
- Фактор некроза опухоли α (TNFα) — вносит значительный вклад в активность Th1, особенно в сочетании с IFNγ.
- Лимфотоксин α — является продуктом Th1-клеток.
- Интерлейкин-10 (IL-10) — у человека может вырабатываться Th1-клетками и относится к супрессорным цитокинам.
Для быстрого запоминания исходов фосфорилирования ITAM-мотивов ζ-цепи: 0 — смерть (апоптоз), 1 — сон (выживание без активации), 3 — старт (полная активация иммунного ответа).
Вопросы с занятий и экзамена
Зачем нужна молекула CD45 на раннем этапе активации?
CD45 — это фосфатаза, которая «снимает» ингибирующую фосфатную группу с киназы Lck, разворачивая её молекулу и подготавливая фермент к фосфорилированию мотивов ITAM.
Как действует иммуносупрессор циклоспорин А?
Он связывается с белком циклофиллином и в таком виде блокирует фермент кальциневрин. Из-за этого транскрипционный фактор NF-AT не может проникнуть в ядро, прерывая процесс активации Т-клетки.
Что произойдет, если ζ-цепь рецептора совсем не будет фосфорилирована?
Т-лимфоцит подвергнется апоптозу. Для банального выживания покоящейся клетки необходимо гомеостатическое фосфорилирование хотя бы одного мотива ITAM.
Что ещё разобрать по теме
- Строение и функции доменов SH1, SH2 и SH3 тирозинкиназ семейства Src
- Отличия активационных (ITAM) и ингибирующих (ITIM) мотивов иммунорецепторов
- Механизм метаболизма фосфоинозитидов: образование и функции IP3 и DAG
- Сборка сигнального комплекса (SLP-76, Vav, Nck) и связь с перестройкой цитоскелета
- Детальные схемы ветвей MAP-киназного каскада (роль белков Grb2 и Sos)
Разберите тему целиком в курсе «Иммунология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Сигнальные пути активации Т-лимфоцитов» и ещё 723 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 23 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Адаптивный иммунитет»
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.