Введение

Обработка антигена, или цитозольный путь, – это иммунологический процесс, подготавливающий антигены к представлению специализированным клеткам иммунной системы, называемым Т-лимфоцитами. Он рассматривается как этап путей презентации антигена. Этот процесс включает два различных пути обработки антигенов: из собственных белков организма или от внутриклеточных патогенов (например, вирусов), либо из патогенов, подвергшихся фагоцитозу (например, бактерий). Последующая презентация этих антигенов на молекулах главного комплекса гистосовместимости (MHC) класса I или II зависит от используемого пути. Для стабильного проявления на поверхности клетки и молекулам MHC класса I, и молекулам MHC класса II необходимо связывание с антигенами. Презентация антигенов MHC класса I обычно (с учетом перекрестной презентации) включает эндогенный путь обработки антигена, а презентация антигенов MHC класса II – экзогенный путь. Перекрестная презентация включает элементы как экзогенного, так и эндогенного путей, но в конечном итоге опирается на заключительную стадию эндогенного пути (например, протеолиз антигенов для связывания с молекулами MHC I). Несмотря на то, что разделение этих двух путей полезно, существуют случаи, когда внеклеточные пептиды представляются в контексте MHC класса I, а цитозольные пептиды – в контексте MHC класса II (это часто наблюдается в дендритных клетках).

Эндогенный путь

Эндогенный путь используется для представления фрагментов клеточных пептидов на поверхности клетки с помощью молекул MHC I класса. Если клетка инфицирована вирусом, вирусные пептиды также будут представлены, что позволит иммунной системе распознать и уничтожить инфицированную клетку. Изношенные белки внутри клетки подвергаются убиквитинированию, отмечая их для деградации протеасомой. Протеасомы расщепляют белок на пептиды, содержащие примерно девять аминокислот (подходящих для связывания в пептид-связывающей щели молекул MHC I класса). Транспортер, связанный с процессом обработки антигена (TAP) – белок, пронизывающий мембрану шероховатого эндоплазматического ретикулума – транспортирует пептиды в просвет шероховатого эндоплазматического ретикулума (ER). Также в шероховатом ER ряд белков-шаперонов, включая кальнексин, калретикулин, ERp57 и связывающий иммуноглобулиновый белок (BiP), облегчает правильную сборку MHC I класса и его ассоциацию с β2-микроглобулином. Частично собранная молекула MHC I класса затем взаимодействует с TAP посредством тапасина (полный комплекс также содержит калретикулин и Erp57, а у мышей – кальнексин). Как только пептид транспортируется в просвет ER, он связывается со щелью ожидающей молекулы MHC I класса, стабилизируя MHC и позволяя аппарату Гольджи транспортировать его на поверхность клетки.

Экзогенный путь

Экзогенный путь используется специализированными клетками, представляющими антигены, для представления пептидов, полученных из белков, которые клетка эндоцитозировала. Пептиды представляются на молекулах MHC класса II. Белки эндоцитозируются и деградируются кислотозависимыми протеазами в эндосомах; этот процесс занимает около часа. Незрелый белок MHC класса II в грубом эндоплазматическом ретикулуме имеет пептидсвязывающую щель, заблокированную Ii (инвариантной цепью; тримером), чтобы предотвратить его связывание с клеточными пептидами или пептидами из эндогенного пути. Инвариантная цепь также облегчает экспорт MHC класса II из эндоплазматического ретикулума в везикулах. Эта везикула сливается с поздней эндосомой, содержащей эндоцитозированные и деградированные белки. Затем инвариантная цепь расщепляется поэтапно, оставляя только небольшой фрагмент, называемый «инвариантным цепным пептидом, ассоциированным с классом II» (CLIP), который по-прежнему блокирует пептидсвязывающую щель. Структура, подобная MHC класса II, HLA DM, удаляет CLIP и заменяет его пептидом из эндосомы. Стабильный MHC класса II затем представляется на поверхности клетки.

Обработка перекрестных представлений

В перекрестной презентации пептиды, полученные из внеклеточных белков, представляются в контексте MHC класса I. Клетка начинает с экзогенных путей, но направляет антигены (цитозольное перенаправление) в эндогенный путь. Это позволяет клетке избежать этапов эндогенного пути, связанных с синтезом антигенов из антигенных генов с использованием клеточных механизмов при инфекции, поскольку эндогенный путь может потребовать заражения для представления антигенов с MHC I. Перекрестная презентация избавляет от этих усилий и позволяет профессиональным антигенпрезентирующим клеткам (дендритным клеткам) обрабатывать и представлять антигены, не подвергаясь заражению, что нетипично для дендритных клеток и является распространенным сценарием обработки антигена посредством эндогенного пути. Не все антигенпрезентирующие клетки используют перекрестную презентацию.

Вирусная уходка от обработки антигена

Некоторые виды семейства Cytolomegavirus могут индуцировать в инфицированной клетке продукцию белков, таких как US2, US3, US6 и/или US11. US11 и US2 направляют MHC I в цитоплазму, вводя его в заблуждение; US3 ингибирует транспорт MHC I в ЭР (часть эндогенного пути и кросс-презентации); US6 блокирует транспорт пептидов TAP к MHC I. Mycobacterium tuberculosis ингибирует слияние фагосомы с эндосомами, тем самым избегая разрушения в агрессивной среде фагосомы. ICP47 некоторых герпесвирусов блокирует транспорт пептидов посредством TAP. U21 некоторых вирусов герпеса человека 7 связывается с определенными молекулами MHC I и направляет их на лизосомный распад. E19 некоторых аденовирусов блокирует перемещение MHC I к местам, необходимым для эндогенного пути. Nef некоторых штаммов ВИЧ усиливает перемещение молекул MHC обратно в цитоплазму, предотвращая презентацию антигенов.

Роль дендритных клеток Лангерханса в процессе обработки антигена

Клетки Лангерганса – это особый тип дендритных клеток, присутствующих в нелимфоидных тканях вместе с интерстициальными клетками. Когда эти клетки (в незрелом состоянии) контактируют с антигенными клетками или вирусами, вызывающими заболевания, они производят воспалительный стимул, начинают обработку антигена и мигрируют в лимфатические узлы, где эти АПК (антигенпрезентирующие клетки) представляют антиген зрелым Т-лимфоцитам. T-зависимый антиген – антигены, для индукции образования специфических антител которым требуется помощь Т-клеток. T-независимый антиген – антигены, которые непосредственно стимулируют В-клетки.