Современные аспекты организации молекул главного комплекса гистосовместимости и особенности развития иммунного ответа

Авторы

  • Александр Витальевич Москалев Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова https://orcid.org/0000-0002-3403-3850
  • Василий Яковлевич Апчел Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова; Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, https://orcid.org/0000-0001-7658-4856
  • Екатерина Александровна Никитина Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена; Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН https://orcid.org/0000-0003-1897-8392

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-1270-2024-5-3-261-282

Ключевые слова:

антигены, антигенпрезентирующие клетки, главный комплекс гистосовместимости, лизосомы, лимфоциты, рецепторы, фагосомы, классические дендритные клетки, плазмоцитоидные дендритные клетки

Аннотация

Рассматриваются современные данные, отражающие биологические эффекты главного комплекса гистосовместимости в распознавании чужеродных антигенов и особенностях развития адаптивного иммунного ответа. Известно, что презентация антигена молекулами главного комплекса гистосовместимости инициирует развитие адаптивного иммунного ответа. Антигены для презентации либо генерируются из белков в результате клеточных трансляционных механизмов, либо транспортируются в эндоплазматический ретикулум. Распознавание антигена Т-клеточным рецептором запускает пролиферацию Т-лимфоцитов и развитие клеточно опосредованного иммунного ответа. Пептидный репертуар представляемых антигенов во многом зависит от структурных особенностей связывающего участка каждого конкретного аллельного варианта молекул главного комплекса гистосовместимости. Кроме того, пептидные редакторы — тапасин для молекул главного комплекса гистосовместимости I класса и человеческий лейкоцитарный антиген DM для II класса — способствуют отбору антигенов и их высокоаффинному связыванию. Однако не установлено, почему определенные аллельные варианты главного комплекса гистосовместимости более восприимчивы к пептидному редактированию, чем другие. После обработки пептидный репертуар, представленный молекулами главного комплекса гистосовместимости, в значительной степени зависит от структурных особенностей антиген-связывающего сайта каждого конкретного аллельного варианта главного комплекса гистосовместимости. Антигенпрезентирующие клетки, используя механизм перекрестной презентации, отбирают образцы из внеклеточной среды и представляют их молекулам главного комплекса гистосовместимости. Поэтому идентификация сайтов загрузки пептидов во время перекрестной презентации является ключевой проблемой. Мономорфная консервативная молекула MR1, в отличие от других молекул, представляет небольшие органические молекулы. Комплексы MR1-антиген распознаются инвариантным Т-клеточным рецептором. В представлении антигенов важная роль принадлежит субпопуляциям классических дендритных клеток 1-го и 2-го типов, а также плазмоцитоидных дендритных клеток, которые функционируют под контролем множественных факторов транскрипции, экспрессируемых в уникальных комбинациях.

Библиографические ссылки

Abbas, A. K., Lichtman, A. G., Pillai, Sh. (2022) Cellular and molecular immunology. Philadelphia: Elsevier Publ., 1735 p. (in English)

Admon, A. (2019) ERAP1 shapes just part of the immunopeptidome. Human Immunology, vol. 80, no. 5, pp. 296–301. https://doi.org/10.1016/j.humimm.2019.03.004 (In English)

Anderson, D. A., Murphy, K. M., Briseno, C. G. (2018) Development, diversity, and function of dendritic cells in mouse and human. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, vol. 10, no. 11, article a028613. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a028613 (In English)

Awad, W., Le Nours, J., Kjer-Nielsen, L. et al. (2018) Mucosal-associated invariant T cell receptor recognition of small molecules presented by MR1. Immunology & Cell Biology, vol. 96, no. 6, pp. 588–597. https://doi.org/10.1111 / imcb.12017 (In English)

Blander, J. M. (2018) Regulation of the cell biology of antigen cross-presentation. Annual Review of Immunology, vol. 36, pp. 717–753. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-041015-055523 (In English)

Cresswell, P. (2019) A personal retrospective on the mechanisms of antigen processing. Immunogenetics, vol. 71, no. 3, pp. 141–160. https://doi.org/10.1007/s00251-018-01098-2 (In English)

Cruz, F. M., Colbert, J. D., Merino, E. et al. (2017) The biology and underlying mechanisms of cross-presentation of exogenous antigens on MHC-I molecules. Annual Review of Immunology, vol. 35, pp. 149–176. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-041015-055254 (In English)

Dersh, D., Holly, J., Yewdell, J. W. (2021) A few good peptides: MHC class I-based cancer immunosurveillance and immunoevasion. Nature Reviews Immunology, vol. 21, no. 2, pp. 116–128. https://doi.org/10.1038/s41577-020-0390-6 (In English)

Durgan, J., Lystad, A. H., Sloan, K. et al. (2021) Non-canonical autophagy drives alternative ATG8 conjugation to phosphatidylserine. Molecular Cell, vol. 81, no. 9, pp. 2031–2040.e8. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.03.020 (In English)

Eggensperger, S., Tampe, R. (2015) The transporter associated with antigen processing: A key player in adaptive immunity. Biological Chemistry, vol. 396, no. 9–10, pp. 1059–1072. https://doi.org/10.1515/hsz-2014-0320 (In English)

Eisenbarth, S. C. (2019) Dendritic cell subsets in T cell programming: Location dictates function. Nature Reviews Immunology, vol. 19, no. 2, pp. 89–103. https://doi.org/10.1038/s41577-018-0088-1 (In English)

Gluschko, A., Herb, M., Wiegmann, K. et al. (2018) The β2 Integrin Mac-1 induces protective LC3-associated phagocytosis of Listeria monocytogenes. Cell Host & Microbe, vol. 23, no. 3, pp. 324–337.e5. https://doi.org/10.1016/j.chom.2018.01.018 (In English)

Harle, G., Kowalski, C., Dubrot, J. et al. (2021) Macroautophagy in lymphatic endothelial cells inhibits T cellmediated autoimmunity. Journal of Experimental Medicine, vol. 218, no. 6, article e20201776. https://doi.org/10.1084/jem.20201776 (In English)

Herb, M., Gluschko, A., Schramm, M. (2020) LC3-associated phagocytosis—the highway to hell for phagocytosed microbes. Seminars in Cell and Developmental Biology, vol. 101, pp. 68–76. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2019.04.016 (In English)

Ibragimov, B. R., Skibo, Yu. V., Abramova, Z. I. (2023) Autofagiya i LC3-assotsiirovanniy fagotsitoz: skhodstva i razlichiya [Autophagy and LC3-associated phagocytosis: Similarities and differences]. Meditsinskaya Immunologiya — Medical Immunology, vol. 25, no. 2, pp. 233–252. https://doi.org/10.15789/1563-0625-AAL-2569 (In Russian)

Johansen, T., Lamark, T. (2020) Selective autophagy: ATG8 family proteins, LIR motifs and cargo receptors. Journal of Molecular Biology, vol. 432, no. 1, pp. 80–103. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2019.07.016 (In English)

Jurewicz, M. M., Stem, L. J. (2019) Class II MHC antigen processing in immune tolerance and inflammation. Immunogenetics, vol. 71, no. 3, pp. 171–187. https://doi.org/10.1007/s00251-018-1095-x (In English)

Kasahara, M., Flajnik, M. F. (2019) Origin and evolution of the specialized forms of proteasomes involved in antigen presentation. Immunogenetics, vol. 71, no. 3, pp. 171–187. https://doi.org/10.1007/s00251-019-01105-02 (In English)

Keller, C. W., Kotur, M. B., Mundt, S. et al. (2021) CYBB/NOX2 in conventional DCs controls T cell encephalitogenicity during neuroinflammation. Autophagy, vol. 17, no. 5, pp. 1244–1258. https://doi.org/10.1080/15548627.2020.1756678 (In English)

Kelly, A., Trowsdale, J. (2019) Genetics of antigen processing and presentation. Immunogenetics, vol. 71, no. 3, pp. 161–170. https://doi.org/10.1007/s00251-018-1082-2 (In English)

Lamprinaki, D., Beasy, G., Zhekova, A. et al. (2022) LC3-associated phagocytosis is required for dendritic cell inflammatory cytokine response to gut commensal yeast Saccharomyces cerevisiae. Immunology, vol. 8, article 1397. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01397 (In English)

Ligeon, L. A., Pena-Francesch, M., Vanoaica, L. D. et al. (2021) Oxidation inhibits autophagy protein deconjugation from phagosomes to sustain MHC class II restricted antigen presentation. Nature Communications, vol. 12, no. 1, article 1508. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21829-6 (In English)

Masud, S., Prajsnar, T. K., Torraca, V. et al. (2019) Macrophages target Salmonella by Lc3-associated phagocytosis in a systemic infection model. Autophagy, vol. 15, no. 5, pp. 796–812. https://doi.org/10.1080/15548627.2019.1569297 (In English)

Matsuzawa-Ishimoto, Y., Hwang, S., Cadwell, K. (2018) Autophagy and inflammation. Annual Review of Immunology, vol. 36, pp. 73–101. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-042617-053253 (In English)

Munz, C. (2022) Canonical and non-canonical functions of the autophagy machinery in MHC restricted antigen presentation. Frontiers in Immunology, vol. 13, article 868888. https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.868888 (In English)

Murata, S., Takahama, Y., Kasahara, M., Tanaka, K. (2018) The immuno-proteasome and thymoproteasome: Functions, evolution and human disease. Nature Immunology, vol.19, no. 9, pp. 923–931. https://doi.org/10.1038/s41590-018-0186-z (In English)

Natarajan, K., Jiang, J., Margulies, D. H. (2019) Structural aspects of chaperone-mediated peptide loading in the MHC-I antigen presentation pathway. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology, vol. 54, no. 2, pp. 164–173. https://doi.org/10.1080/10409238.2019.1610352 (In English)

Ogg, G., Cerundolo, V., McMichael, A. J. (2019) Capturing the antigen landscape: HLA-E, CD1 and MR1. Current Opinion in Immunology, vol. 59, pp. 121–129. https://doi.org/10.1016/j.coi.2019.07.006 (In English)

Perrin, P., Jongsma, M. L., Neefjes, J., Berlin, I. (2019) The labyrinth unfolds: architectural rearrangements of the endolysosomal system in antigen-presenting cells. Current Opinion in Immunology, vol. 58, pp. 1–8. https://doi.org/10.1016/j.coi.2018.12.004 (In English)

Petersdorf, E. W., O’hUigin, C. (2019) The MHC in the era of next-generation sequencing: implications for bridging structure with function. Human Immunology, vol. 80, no. 1, pp. 67–78. https://doi.org/10.1016/j.humimm.2018.10.002 (In English)

Petrova, N. V., Emelyanova, A. G., Kovalchuk, A. L., Tarasov, S. A. (2022) Rol’ molekul MHC I i II v antibakterial’nom immunitete i lechenii bakterial’nykh infektsiy [Role of MHC class I and class II molecules in antibacterial immunity and treatment of bacterial diseases]. Antibiotiki i khimioterapiya — Antibiotics and Chemotherapy, vol. 67, no. 7–8, pp. 70–79. https://doi.org/10.37489/0235-2990-2022-67-7-8-71-81 (In Russian)

Rossjohn, J., Gras, S., Miles, J. J. et al. (2015) T cell antigen receptor recognition of antigen-presenting molecules. Annual Review of Immunology, vol. 33, pp. 169–200. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-032414-112334 (In English)

Stern, L. J., Santambrogio, L. (2016) The melting pot of the MHC II peptidome. Current Opinion in Immunology, vol. 40, pp. 70–77. https://doi.org/10.1016/j.coi.2016.03.004 (In English)

Thomas, C., Tampe, R. (2019) MHC I chaperone complexes shaping immunity. Current Opinion in Immunology, vol. 58, pp. 9–15. https://doi.org/10.1016/j.coi.2019.01.001 (In English)

Unanue, E. R., Turk, V., Neefjes, J. (2016) Variations in MHC class II antigen processing and presentation in health and disease. Annual Review of Immunology, vol. 34, pp. 265–297. https://doi.org/10.1146/annurevimmunol-041015-055420 (In English)

Vorobyeva, N. V. (2023) Neytrofily — atipichnye antigenprezentiruyuschie kletki [Neutrophils are atypical antigenpresenting cells]. Vestnik Moskovskogo universiteta. Seriya 16. Biologiya, vol. 78, no. 3, pp. 55–63. https://doi.org/10.55959/MSU0137-0952-16-78-2-8 (In Russian)

Wieczorek, M., Abualrous, E. T., Sticht, J. et al. (2017) Major histocompatibility complex (MHC) class I and MHC class II proteins: Conformational plasticity in antigen presentation. Frontiers in Immunology, vol. 8, article 292. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.00292 (In English)

Zenkov, N. K., Chegushkov, A. V., Kozhin, P. M. et al. (2019) Autofagiya kak mekhanizm zashchity pri okislitel’nom stresse [Autophagy as a protective mechanism in oxidative stress]. Byulleten sibirskoj meditsiny — Bulletin of Siberian Medicine, vol. 18, no. 2, pp. 195–214. https://doi.org/0.20538/1682-0363-2019-2-195–214 (In Russian)

Zigangirova, N. A., Nesterenko, L. N., Tiganova, I. G., Kost, E. A. (2012) Regulyatornaya rol’ sistemy sekretsii III tipa gramotritsatel’nykh bakterij v razvitii khronicheskogo vospalitel’nogo protsessa [The role of type-three secretion system of the gram-negative bacteria in regulation of chronic infection]. Molekulyarnaya genetika, mikrobiologiya i virusologiya — Molecular genetics, Microbiology and Virology, no. 3, pp. 3–13. (In Russian)

Загрузки

Опубликован

29.11.2024

Выпуск

Том 5 № 3 (2024)

Раздел

Обзоры

Лицензия

Copyright (c) 2025 Александр Витальевич Москалев, Василий Яковлевич Апчел, Екатерина Александровна Никитина

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.

Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.