CORSO DI IMMUNOLOGIA per il corso di Laurea in biotecnologie a.a. 2005-2006 II semestre

1. CORSO DI IMMUNOLOGIAper il corso di Laurea in biotecnologiea.a. 2005-2006 II semestre DOCENTE: Dott.ssa Vladia Monsurrò Dipartimento di patologia Sezione di immunologia Universita’ degli Studi di Verona 045 8074256 vladia.monsurro@univr.it ORARIO DELLE LEZIONI: lunedì: 4:00-5:30 giovedì 4:00-5:30 dal 20 marzo al 25 maggio 2006 aula F Facolta’ di Scienze

2. PROGRAMMA LEZIONI

4. RICIRCOLAZIONE LINFOCITARIA (RECLUTAMENTO)

5. Ig SUPERFAMILY

6. Il legame tra molecole di adesione consolida l’interazione tra cellule adiacenti e potenzia il segnale specifico MHC-TCR

7. FAMIGLIA DELLE INTEGRINE

8. LE MOLECOLE DI ADESIONE (CAM) DEI LINFOCITI POTENZIANO LE INTERAZIONI CON LE ALTRE CELLULE E PERMETTONO LA MIGRAZIONE E IL RICIRCOLO DEI LINFOCITI • superfamiglia delle immunoglobuline • famiglia delle integrine • famiglia delle selectine • famiglia delle mucine

9. MOLECOLE DI ADESIONE (CAM= Cell Adhesion Molecule)

10. PERCHE’ E’ IMPORTANTE? • Per far incontrare l’antigene e il linfocita specifico • Per posizionare I linfociti specifici solo in siti di infezione

11. L'INTERAZIONE TRA MOLECOLE DI ADESIONE MEDIA IL PASSAGGIO ATTRAVERSO GLI ENDOTELI VASCOLARI E PERMETTE IL TRAFFICO LINFOCITARIO

12. LE CHEMOCHINE ATTIRANO I LEUCOCITI NELLE ZONE DI INFIAMMAZIONE ATTRAVERSO GLI ENDOTELI

13. FASI DELLO STRAVASO IN UN LINFONODO DI UN LINFOCITA T VERGINE ATTRAVERSO UNA VENULA A ENDOTELIO ALTO (HEV)

15. START Pathways of T lymphocyte recirculation. Naive T cells preferentially leave the blood and enter lymph nodes across the high endothelial venules. Dendritic cells bearing antigen enter the lymph node through lymphatic vessels. If the T cells recognize antigen, they are activated, and they return to the circulation through the efferent lymphatics and the thoracic duct, which empties into the superior vena cava, then into the heart, and ultimately into the arterial circulation. Effector and memory T cells preferentially leave the blood and enter peripheral tissues through venules at sites of inflammation. Recirculation through peripheral lymphoid organs other than lymph nodes is not shown.

16. High endothelial venules (HEVs). B. Expression of L-selectin ligand on HEVs, stained with a specific antibody by the immunoperoxidase technique. (The location of the antibody is revealed by a brown reaction product of peroxidase, which is coupled to the antibody) The HEVs are abundant in the T cell zone of the lymph node. (Courtesy of Drs. Steve Rosen and Akio Kikuta, Department of Anatomy, University of California San Francisco.) C. A binding assay in which lymphocytes are incubated with frozen sections of a lymph node. The lymphocytes (stained dark blue) bind selectively to HEVs. (Courtesy of Dr. Steve Rosen, Department of Anatomy, University of California San Francisco.) D. Scanning electron micrograph of an HEV with lymphocytes attached to the luminal surface of the endothelial cells. (Courtesy of J. Emerson and T. Yednock, University of California San Francisco School of Medicine, San Francisco. From Rosen SD, and LM Stoolman. Potential role of cell surface lectin in lymphocyte recirculation. In Olden K, and J Parent. Vertebrate Lectins. Van Nostrand Reinhold, New York, 1987.)

17. VENULE AD ENDOTELIO ALTO (HEV=High Endothelial Venules) I linfociti vergini circolano indiscriminatamente nei vari organi linfoidi secondari attraverso le HEV, riconoscendo le loro molecole di adesione.

18. Migration of naive and effector T lymphocytes. A. Naive T lymphocytes home to lymph nodes as a result of L-selectin binding to its ligand on high endothelial venules, which are present only in lymph nodes. Activated T lymphocytes, including effector cells, home to sites of infection in peripheral tissues, and this migration is mediated by E- and P-selectins and integrins. In addition, different chemokines that are produced in lymph nodes and sites of infection also participate in the recruitment of T cells to these sites (not shown). B. The ligands for the principal T cell homing receptors, and the functions of these receptors and ligands, are shown.

20. FAMIGLIA DELLE SELECTINE

22. I RECETTORI PER GLI ANTIGENI: IG MHC TCR

23. RICONOSCIMENTO DELL’ANTIGENE : antigene in forma nativa - linfociti B antigene processato da cellule accessorie (cellule presentanti l’antigene ) -linfociti T

24. IL LINFOCITA B E IL SUO RECETTORE PER L'ANTIGENE Linfocita B Immunoglobulina

25. Struttura molecolare delle Immunoglobuline: i domini C e V sono tutti DOMINI IMMUNOGLOBULINICI a foglietti  antiparalleli

26. LINFOCITI T E LORO RECETTORE PER L'ANTIGENE TCR Linfocita T helper o CD4+ Linfocita T citotossico o CD8+ CD8 CD4 Recettore per l’antigene

27. STRUTTURA DEL TCR

28. IMMUNITA’ INNATA:fagociti e cellule NK

29. RECETTORI PER L’ANTIGENE DELLE APC PROFESSIONISTE Macrofago: -recettore per il mannoso -recettore per glicani -recettore per LPS (CD14) -recettore Toll-simile TLR-4 Cellula dendritica: -recettore per il mannoso -recettore per LPS (CD14) -recettore Toll-simile TLR-4

30. Bersagli del riconoscimento del sistema immunitario innato • PAMPs= • Pathogen Associated Molecular • Patterns : sul microorganismo • PRRs = • Pattern Recognition Receptors: • sulle cellule del sistema immunitario • innato • PRRs: • sulla membrana o intracellulari, • segnalano l’infezione (Toll-like • (TLR) receptors); • Mediatori di endocitosi; • Secreti, che attivano il complemento, • opsonizzano i microbi e possono • legare recettori di membrana.

31. Sono almeno 10 quelli riconosciuti tra i mammiferi. Tutti i loro ligandi sono PAMPs derivati da tutte le maggiori classi di patogeni. Toll-like receptors (TLR) L’attivazione dei TLR da parte dei prodotti microbici porta all’induzione di numerosi geni responsabili di risposte infiammatorie e immunitarie, tra cui quelli di citochine infiammatorie, chemochine, molecole effettrici antimicrobiche, molecole MHC e costimolatorie.

32. Linfocita B Macrofago Le APC (=Antigen Presenting Cell) “PROFESSIONISTE” presentano l’antigene processato ai linfociti T associato alle molecole MHC recettore MHC legante l’antigene processato in peptidi Cellula dendritica

33. STRUTTURA SCHEMATICA DELLE MOLECOLE MHC Catena : 44-47kD Catena : 2-microglobulina, 12kD • 2 catene polipeptidiche  e  • associate non covalentemente • con strutture secondarie costituite da foglietti  e -eliche.

34. STRUTTURA SCHEMATICA DELLE MOLECOLE MHC Catena : 32-34kD Catena : 29-32kD • 2 catene polipeptidiche  e  • associate non covalentemente • con strutture secondarie costituite da foglietti  e -eliche.

35. Le molecole MHC-I ed MHC-II completamente • assemblate sono eterotrimeri, composti da: • una catena ; • una catena ; • il peptide antigenico nella tasca. • L’espressione stabile sulla membrana cellulare • richiede la presenza di tutti e tre i componenti.

36. Antigene nativo Linfocita T helper e suoi recettori e co-recettori per l’antigene Linfocita B e suoi recettori per l’antigene cellula dendritica (DC) Antigene Processato, Associato a Molecole MHC Molecole MHC

37. Linfocita T helper e suoi recettori e co-recettori per l’antigene Linfocita T helper e suoi recettori e co-recettori per l’antigene PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE CAPTATO DALL’ESTERNO E PROCESSATO DA PARTE DI APC PROFESSIONISTE Linfocita B Macrofago MHC-II e Antigene processato MHC-II e Antigene processato

38. Antigene processato PRESENTAZIONE DELL’ANTIGENE CAPTATO DALL’ESTERNO E PROCESSATO DA PARTE DELLE CELLULE DENDRITICHE Cellula dendritica MHC-II Antigene processato MHC-I Linfocita T helper e suoi recettori e co-recettori per l’antigene Le molecole MHC-II presentano l’ Ag ai T helper Le molecole MHC-I presentano l’ Ag ai T citotossici Linfocita T citotossico, suoi recettori per l'antigene e co-recettori CD8

39. Gli Anticorpi ( = le immunoglobuline)

40. Gli Anticorpi si legano all’ antigene sia nella fase di riconoscimento che nella fase effettrice dell’immunita’ umorale. • Fase di riconoscimento: anticorpo di membrana riconosce l’antigene • Fase effettrice: l’anticorpo libero lega l’antigene e: • si neutralizzano microbi o prodotti microbici tossici • Si attiva il sistema del complemento • Si opsonizzano gli antigeni • Avviene la citotossicita’ cellulare mediata da anticorpi (immunita’ innata) o da ipersensibilita’ immediata (attivazione dei mastociti)

41. Dove si trovano? • Nella parte fluida del sangue: siero. • Nelle secrezioni mucose (IgA) • Poco nel fluido interstiziale • Sulle membrane dei linfociti B (e nel RE e Golgi)

42. Tiselius e Kabat, nel 1939: gli Ab sono presenti nella frazione Gamma-globulinica delle proteine sieriche

43. Structure of an antibody molecule. A. Schematic diagram of a secreted IgG molecule. The antigen-binding sites are formed by the juxtaposition of variable light chain (VL) and variable heavy chain (VH) domains. The heavy chain C regions end in tail pieces. The locations of complement- and Fc receptor-binding sites within the heavy chain constant regions are approximations. B. Schematic diagram of a membrane-bound IgM molecule on the surface of a B lymphocyte. The IgM molecule has one more heavy chain C region (CH) domain than IgG, and the membrane form of the antibody has C-terminal transmembrane and cytoplasmic portions that anchor the molecule in the plasma membrane. C. Structure of a human IgG molecule as revealed by x-ray crystallography. In this ribbon diagram of a secreted IgG molecule, the heavy chains are colored blue and red, and the light chains are colored green; carbohydrates are shown in gray. (Courtesy of Dr. Alex McPherson, University of California, Irvine.)

44. due catene leggere (isotipo k o ) ponti disolfuro che legano tra loro le due catene pesanti e ciascuna catena leggera ad una catena pesante due catene pesanti (isotipo  oppure , , , ) • STRUTTURA FONDAMENTALE DI UNA MOLECOLA DI IMMUNOGLOBULINA: • catene PESANTI • catene LEGGERE

45. CH1 CL CH2 regioni COSTANTI CH3 REGIONI COSTANTI E REGIONI VARIABILI regioni VARIABILI VH VL

46. catena leggera: -1 dominio variabile VL -1 dominio costante CL • catena pesante: • 1 dominio variabile VH • 3 o 4 domini costanti CH, a seconda dell'isotipo STRUTTURA FONDAMENTALE DI UNA MOLECOLA DI IMMUNOGLOBULINA VH CH1 VL CL CH2 CH3

47. Struttura molecolare degli anticorpi:

48. Il “DOMINIO IMMUNOGLOBULINICO”è costituito da un sandwich di foglietti planari , ciascuno dei quali formato da nastri aminoacidici in configurazione -antiparallela, collegati tra loro da anse di varia lunghezza.

49. DOMINIO IMMUNOGLOBULINICO

50. Structure of an antibody light chain. The secondary and tertiary structures of a human Ig light chain are shown schematically. The variable (V) and constant (C) regions each independently fold into Ig domains. Each domain is composed of two antiparallel arrays of b-strands represented by the flat arrows, colored yellow and red, respectively, to form two b-pleated sheets. In the C domain, there are three and four b-strands in the two sheets. In the V domain, which is about 16 amino acid residues longer than the C domain, the two sheets are composed of five and four strands. The dark blue bars are intrachain disulfide bonds, and the numbers indicate the positions of amino acid residues counting from the amino (N) terminus. These Ig C and V domain structures are found in the extracellular portions of many other membrane proteins in the immune system,