01. April ößner. Elfriede NößN

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1 Antigenpräsentation 01. April 2009 Elfriede NößN ößner HelmholtzZentrum München-Institut für Molekulare Immunologie München-Großhadern Tel. 089/

2 Zur Erinnerung MHC-Klasse I MHC-schwere Kette + ß2m MHC-Klasse II MHC-IIα + MHC-IIß TCR-MHC MHC- Peptid CDR3 α / ß Das Peptid ist ein integraler Bestandteil des MHC- Proteins. Das MHC-Protein erhält dadurch Stabilität. Antigen Peptid - Entfaltung - Abbau

3 T-Zellen erkennen im MHC-Protein eingelagerte Antigenfragmente (Peptide) T-Zelle TCR zwei TCR zur Erkennung von MHC und Antigen? 1975: Nobelpreis MHC-Restriktion MHC 1989: Kristallstruktur pmhc Prozessierung Entfaltung Antigen Antigenpräsentierende Zelle

4 Zwei Klassen von T-ZellenT CD8-positiv CD4-positiv CD8 TCR MHC-I CD4 TCR Zwei Arten von Peptid- Antigen MHC-II β α MHC-Klasse I MHC-Klasse II Zwei Klassen von Antigenpräsentationsmolek sentationsmolekülenlen

5 Warum MHC-I I und MHC-II? Zytotoxische T-Zelle Helfer T H Zytokine B-Zelle TCR MHC-I TNFα IFNγ TCR MHC-II MHC-II BCR Viren Mutationen infizierte Zelle Makrophage Bakterien, Toxine Plasmazelle Präsentationsmolekül muss von allen Zellen exprimiert werden (MHC-I) Präsentationsmolekül darf nur von Zellen des Immunsystems exprimiert werden (MHC-II)

6 Lokalisation des Antigens bestimmt den Präsentationsweg T-Zellen CD8 CD4 Antigen Lyse Intrazelluläre re Bakterien Bakterien, bakterielle Toxine Viren Mutationen Lokalisation des Antigens Zytosol Vesikel Extrazelluläre re Flüssigkeit MHC MHC-I MHC-II MHC-II endogener Präsentationsweg exogener Präsentationsweg

7 Biologischer Sinn der Zweiteilung bei T-Zellen T und MHC: Antigenlokalisation und T-Effektorfunktion T-Zelle CD8 CD4 Killerzellen Helfer T H 1 Helfer T H 2 IL-2, IFNγ Antigen TNFα IFNγ Intrazelluläre re Bakterien IL-4 Bakterien, bakterielle Toxine Viren Mutationen Effektor funktion Zielzelle MHC Lokalisation des Antigens Zelllyse Jede KörperzelleK MHC-I Zytosol endogene Antigenpräsentation Aktivierung der Mф; ; Lyse der intrazell.. Bakterien Makrophage MHC-II Vesikel Antikörper rper- sezernierende Plasmazelle B-Zelle MHC-II Extrazelluläre re Flüssigkeit exogene Antigenpräsentation

8 T-Zelle Antigen Effektor funktion Zielzelle MHC Viren Mutationen Lokalisation des Antigens CD8 Zelllyse Jede KörperzelleK MHC-I Zytosol Die MHC-Klasse I-I restringierte Antigenpräsentation Der endogene (zytosolische) Präsentationsweg

9 Die MHC-Klasse I-I restringierte Antigenpräsentation Der endogene (zytosolische) Präsentationsweg

10 Antigenprozessierung 26S Proteasom multikatalytischer Proteinkomplex (700kD) α1 - α7 β1 - β7 β1 - β7 α1 - α7 β β katalytische Zentren

11 Regulation der Proteasom-Aktivit Aktivität 19S Regulator Substratbindung 26S Proteasom ubiquitinierte Proteine 20S Proteasom Öffnen der Core-Einheit IFN-γ ATP Peptide Peptid-Substrate ohne Ubiquitin Aminosäuren TOP (Thimet Oligoendopeptidase) Antigenpräsentation (8-12 Aminosäuren) PA28 α/β (11S Aktivator) Chimäre Proteasomen

12 Ubiquitin markiert Proteine für f r den proteasomalen Abbau Ub Ub Ub Ub ATP Ubaktivierendes Enzym (E1) Ub-Ligase (E3) Ub-Konju- gations- Enzym (E2) Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub Ub ATP Poly- ubiquitiniertes Protein TOP (Thimet Oligoendopeptidase) Aminosäuren Peptide Peptide (8-12 Aminosäuren) Antigenpräsentation

13 Entzündungsprozesse ndungsprozesse (Interferon( Interferon-γ) ) verändern die proteolytische Aktivität t des Proteasoms Core α β β α Delta MB1 MB1 Delta Delta MB1 IFN-γ (Entzündung) LMP2 LMP7 LMP2 LMP7 LMP7 LMP2 Housekeeping Proteasom Hydrolyse nach aromatischen, aliphatischen, basischen AA und Glutaminsäure TOP Aminosäuren Immunoproteasom Hydrolyse nach basischen und hydrophoben AA, Bevorzugt 5-15 AA lange Peptide korrekter C-Terminus für die MHC-Klasse I-Bindung

14 Das Immunoproteasom fördert die Peptidbereitstellung für f r die MHC-I-Pr Präsentation Ovalbuminabbau

15 Proteolytische Abbaumechanismen mit Bedeutung für f r die Antigenpräsentation Das Proteasom spielt die zentrale Rolle bei der Prozessierung des Peptids für f r MHC-Klasse I-PrI 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 N- Terminus jeweils um eine Aminosäure ( Trimming ). IFN-γ induziert die ERAP- Expression. 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.

16 Protektive CTL-Antwort gegen Nef benötigt Tripeptidyl-Peptidase II (TPP II)

17 Der Peptidtransport ins ER TAP1/TAP2 Heterodimer 6 Transmembrandomänen Transport - ATP-abhängig - Peptide mit C-terminalen hydrophoben oder basischen Aminosäuren Sechs TAP1 Allele, vier TAP2 Allele kein Unterschied in der Peptid-Selektion Nukleotidbinde- Domäne

18 ER-Abbaumechanismen (ERAP) DRIPs Ubiquitinierung ERAP xpxxxx Hinweis auf ERAP: TAP transportiert keine xpxxx -Peptide. Diese werden aber aus MHC-Klasse I-Proteinen isoliert. Vermutung: Transport als längere Vorläufer und N-terminales Trimming im ER. Maus: ERAAP-1 Mensch: ERAP-1 und ERAP-2 (L-RAP: leukocyte-derived aminopeptidase) - nicht redundant; kooperatives Trimming (ERAP-1 spaltet hydrophobe Reste, ERAP-2 basische Reste) - Homo/Heterodimere BiP Calnexin IFN-γ induziert ERAP

19 Antigenprozessierung für f r die MHC- Klasse I-PrI Präsentation 26S Proteasom TPP II Pro Sekunde werden 2 Millionen Peptide generiert. Davon werden 150 von MHC-Klasse I präsentiert AP TOP Thimet Oligoendopeptidase AP ERA(A)Ps AP TOP Signalpeptidase HLA-E NK -Inhibition CD8 - Aktivierung - Toleranz

20 MHC-Zusammenbau & Peptidbeladung (ER) Chaperone & Peptidbeladungskomplex (PLC) DRIPs Ubiquitinierung 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 I- Biogenesewegs sind: Calnexin, Calretikulin, ERp57, Tapasin, PDI Biologische Notwendigkeit: Qualitätskontrolle Nur MHC/ß2m/Peptid 2m/Peptid-Komplexe sollen auf die Zelloberfläche gelangen. BiP Calnexin Nur komplett assemblierte trimäre re MHC/ß2m/Peptid 2m/Peptid-Komplexe sind strukturell stabil; nur trimäre re Komplexe erfüllen die Funktion der Antigenpräsentierung; nur trimäre re Komplexe können k NK-Zellen inhibieren

21 MHC-Zusammenbau & Peptidbeladung (ER) Chaperone & Peptidbeladungskomplex (PLC) PDI optimal Peptid suboptimal DRIPs Ubiquitinierung BiP Calnexin PLC: TAP1/2: Peptidtransport Tapasin: Interaktion MHC/ß2m mit TAP ERp57: Thiol-Oxidoreduktase (s-s Brücke) Calreticulin: Peptid-Editing PDI: Protein-disulphid-Isomerase

22 MHC-Zusammenbau & Peptidbeladung (ER) Chaperone & Peptidbeladungskomplex (PLC) Tapasin: Stabilisiert TAP-MHC Interaktion. Zwei Allele (kein Unterschied in der Funktion) Nicht alle MHC-Klasse I-Allotypen binden gleich gut an Tapasin (F- Tasche ist ausschlaggebend) PDI B*4402, B8, B*1510 brauchen Tapasin; B*2705, B*1501, B*1518 werden auch ohne PLC mit Peptid beladen ( Resistenz gegenüber viraler Interferenz) ERp57, PDI: Umorganisation der S-S- Bindung 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

23 Der PLC: die zentrale Kontrolleinheit der MHC-Klasse I-PeptidbeladungI Angeborene TAP-Defizienz schwere Immundefekte (BLS) Mutationen/Verlust von TAP sind häufig in Tumoren (Melanom, Retinoblastom, Fibrosarkom) Immun-Escape ERp57-Deletion (Maus) führt zu schnellerem MHC-Klasse I- Transport. Allerdings geringe Stabilität auf der Zelloberfläche. gebundene Peptide sind suboptimal. ERp57 beeinflusst die Qualität des Peptid-Pools Viren intervenieren mit TAP/Tapasin-Funktion: MHC-Klasse I- Allelvarianten, deren Peptidbeladung von PLC unabhängig ist, sind resistent gegenüber viraler Subversion.

24 Virale Immun-Evasion Störung der MHC-Klasse I Biogenese, bevorzugt PCL-Angriff PDI mk3 X UL83 K5 K3 Internalisierung optimal Peptid suboptimal E19 US3 US10 US6 ICP47 BiP Calnexin ICP47 US6 US2 US11 ERAD Nef Fehlsortierung Inhibition des Peptidabbaus (UL83) 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)

25 Kreuzpräsentation Präsentation exogener Antigene über MHC-I MHC-I: der endogene Weg Antigenfreisetzung & Aufnahme UL83 X K5 K3 Internalisierung Antigen- Transfer Gap-Junctions MHC-I Recycling Nef Missorting Abgabe ins Zytosol Endosom BiP Calnexin US2 US11 ERAD

26 zytosolische Antigene & CD8 T-Zellen MHC-I: der endogene Weg extrazelluläre Antigene & CD4 T-Zellen MHC-II: der exogene Weg Trennung endogener/exogener Weg

27 Die invariante Kette (Ii) MHC-II Trafficking MHC-II: der exogene Weg Sequenzieller Abbau durch Cath S/L, AEP CLIP (class II associated invariant chain peptide) Sortingsignal zum Golgi und Endosom Blockiert Peptidbindungsgrube keine Bindung endogener Peptide im ER (Spezifität des exogenen bzw. endogenen Präsentationswegs ist gesichert). ER Ii α β Nonamerkomplex Ii 3 (α/β) 3 verleiht dem MHC-II Dimer Stabilität und Schutz vor Abbau. Peptidbeladung Trennung endogener/exogener Weg

28 Proteasen: Lokalisation in Endosomen/Lysosomen Proteolytische Aktivitäten ten Endo-, Exo- und Peptidyl- Proteasen; 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) MHC-II: der exogene Weg

29 Proteasen der MHC-II II-Präsentation Endoproteasen Cathepsine D E L S AEP (Asparagin- Endopeptidase Exoproteasen Cathepsine A B H Substratspezifität Leucin/aromatisch vor Prolin Leucin, aromatisch Aliphatisch, Methionin Carboxypeptidase Carboxypeptidase Aminopeptidase Abbau der Ii- Kette nein? Ja, im Thymusepithel Ja, in APC Ja, initiiert den Abbau nein nein nein Peptidyldipetidasen I (Cathepsin C) II IV Aminopeptidase Prolyl-Carboxypeptidase Pro/ala-Aminopeptidase nein nein nein

30 Exonuklease-Aktivität zeigt sich an den ragged ends der MHC- Klasse 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

31 Peptidbeladung im MIIC HLA-DM: Entfernen von CLIP und Editieren der Peptidbeladung des MHC-II MHC-II: der exogene Weg Peptidbeladung

32 Proteine der Antigenpräsentation sind im MHC kodiert und über IFN-γ ko-reguliert DP β β α DQ DR βα β β α B C 6p21.31 A α DN αβ β DM DO TAP/LMP 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.

33 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 (ph , spätes Endosom): DO bindet schlecht an DM DM ist aktiv und fördert die Peptidbeladung. -- basischer ph (ph , frühes Endosom): DM-DO-Komplex stabil DM ist funktionell blockiert HLA-Klasse II wird nicht/schlecht mit Peptiden beladen. Versuche deuten darauf hin, dass DO die Selektion von hochaffinen Antikörpern begünstigt.

34 HLA-DO begünstigt Antikörperproduktion von B-Zellen B mit hochaffinen B-Zell- Rezeptoren Antigen wird im EE verdaut. Weil dort DM nicht aktiv ist, wird MHC-II nicht mit exogenem Peptid beladen.

35 Unterschiede zwischen MHC-I- und MHC-II II- restringierter Antigenpräsentation Expression des MHC Effektorzellen immunologischer Effekt MHC-I alle Zellen; Ausnahmen: Erythrozyten, Nervenzellen CD8-positive T-Zellen zellgerichtet; Zerstörung infizierter Zellen MHC-II Zellen des Immunsystems (Makrophagen; B-Zellen, dendritische Zellen) CD4-positive T (Helfer) -Zellen Aktivierung von infizierten Makrophagen (Abtöten intrazell. Bakterien), und B-Zellen (AK-Produktion) Antigenstruktur Art des Antigens Herkunft des Antigens 8-11 AA-lang, N + C-terminal verankert Intrazelluläre Pathogene (Viren, intrazell. Bakterien i.e. Listeria), Mutationen, zellulärer Proteine etc. endogene Synthese (Genexpression) AA-lang, Verankerung über die ganze Länge der Grube, überhängende Enden intrazelluläre Bakterien (Mycobakterien, Leishmania), Bakterien, Toxine extrazelluläre Aufnahme durch Endozytose, Makropinozytose, Pinozytose Antigenlokalisation Zytosol Mф-Vesikeln, extrazelluläre Flüssigkeiten Antigenprozessierung Inhibition Zytosol-Proteasom (Trimming im ER) Brefeldin A (ER/Golgi-Transport) Lactacystin, etc (Proteasomeninhibitoren) Endosom; Lysosom (Cathepsine, Exo-/Endopeptidasen) Chloroquin (ph-erhöhung im Endosom) Leupeptin (Cathepsin-Inhibition)

36 Weitere Antigenpräsentationsmolek sentationsmoleküle Zur Erinnerung MHC-I MHC-II CD1a-d Peptid-Antigene Lipid-Antigene

37 CD1: Cluster of differentiation-1 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

38 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) Diacylglycerol α-gal-cer Lipopeptide Mycolsäure Dideoxymycobactin Phosphatidyl -inositol

39 Zur Erinnerung CD1-Struktur Funktion MHC-Klasse I CD1a Peptidbindungsgrube Taschen - Taschen enger und tiefer als bei MHC

40 Trafficking und Lipidbeladung des CD1 1 2 Recycling zum EE (AP-2, bzw. ARF6 für CD1a) 5 Schneller Transport zur Oberflächen Transport zum LE, Lysosom (AP-3) (nicht CD1a) 3 4 Oberflächenexpression Synthese und Zusammenbau im ER ß2m, Calnexin, ERp57, Calreticulin Endogene Selbst- Lipide (PtdIns), MTP Lipidbeladung (SAP, apoe) CHO- Prozessierung (Hex, CD1e)

41 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

42 Viraler Eingriff in die Lipid-Pr Präsentation HIV1-Nef HIV1-Nef KSHV-Mir 1 Recycling zum EE (AP-2, bzw. ARF6 für CD1a) 2 HSV-1 5 Schneller Transport zur Oberflächen Synthese und Zusammenbau im ER ß2m, Calnexin, ERp57, Calreticulin Endogene Selbst- Lipide (PtdIns), MTP Transport zum LE, Lysosom (AP-3) (nicht CD1a) 3 4 Oberflächenexpression HSV-1 Lipidbeladung (SAP, apoe) CHO- Prozessierung (Hex, CD1e)

43 CD1 hat Eigenschaften von MHC-I I und MHC-II Art des Antigens MHC-Klasse I MHC-Klasse II α-kette + ß2m α- und ß-Kette Struktur α-kette polymorph beide Ketten polymorph Expression auf allen Zellen APC T-Zell- CD8/ CD4/Zytokine Population/ Th1: IL-4, IL-13; Funktion zytotoxisch Th2: IFNγ/TNFα) Trafficking Chaperone Prozessierung Diverse TCR lipid-reaktiv autoreaktiv CD1 Gruppe I Gruppe II a b c d α-kette + ß2m nicht polymorph NKT Zytokine, zytotox. IL-4 + IFNγ;TNFα GMCSF Peptid, zytosolisch Peptid; endosomal Lipid, endosomal ER, Golgi Calnexin, ERp57, Calretikulin, Tapasin, TAP Proteasom, TPP II, ERAAP, Signalpeptidase EE, LE/MIIC, Lysosom Dileucin-Motif Ii, DM, DO Cathepsine, AEP APC Polar, Lange Selbstlipide, hydrophobe Lipopeptide mit Ketten kurzer Kette Endosomen/MIIC, Lysosom EE, LE, Recycling E. Lysosom (ARF6) (AP-2/-3) Alle Endosomen (Nicht AP-3) α-galcer igb3 (AP-2/-3) Calnexin, ERp57, Calretikulin; nicht TAP; Ii, Saposine (SAP), PtdIns CathL, ß-Hexosaminidase (CHO-Prozessierung)

44 Beladung von CD1 mit Lipidantigen Lipidtransfersysteme: Selbst-Lipid (Phosphatidylinosit, PtdIns) wird im ER vermutlich mithilfe von MTP (microsomal triglyceride transfer protein) geladen. PtdIns- Funktion 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 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 ß- Untereinheiten. ß-Hexosaminidase B ist Homodimer aus ß-UE, ß-Hexosaminidase S ist α- UE Homodimer Mutation in α-ue (Tay Sachs Disease) Defekt in ß-Hex und Hex S Mutation in ß-UE (Sandhoff Disease) Defekt in both α-hex und ß-Hex Cathepsin L:

45 CD1 - Biogenese 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 LE Präsentation durch CD1b Polare Selbstlipide und Lipopeptide mit kurzer Kette sind in EE, auf der Zelloberfläche, und im Recycling-Endosom 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 veränderte CD1b-Lokalisation und Lipidpräsentation

46 MHC-Klasse I MHC-Klasse II Peptidbinde- Domäne α 1 COH-Kette α 2 α 1 (~90 aa) β 1 (~90 aa) Immunglobulin- Domäne β 2 - Mikroglobulin α 3 α 2 (~90 aa) β 2 (~90 aa) Transmembran- Domäne Zytoplasmatische Domäne ~25 Aminosäuren ~30 Aminosäuren ~25 Aminosäuren variable Länge ~25 Aminosäuren Tyrosin-Motif Ii Dileucin-Motif Trafficking-Signale

47 MHC-II ARF6 CD1 Trafficking- Signale AP-2 AP-2 AP-3 AP-2 MHC-I Cross-Präsentation

48 Entzündung ndung (IFN( 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 ( IMMUNOPROTEASOM). Die proteolytische Aktivität des Proteasoms verändert sich: - restringierte Hydrolyse ( 5-15 AA) - bevorzugte Hydrolyse nach hydrophoben Aminosäuren Peptide mit hydrophoben C-Termini = optimal für die C- terminale Verankerung im MHC-Klasse I-Protein HLA-DM wird induziert CIITA wird induziert

49 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?

50 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 CD1- vermittelten 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

51 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-Molekül- Klassen? 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