Model kinetycznej segregacji aktywacji komórek T
Segregacja kinetyczna to model zaproponowany dla mechanizmu wyzwalania receptora komórek T (TCR). Oferuje wyjaśnienie, w jaki sposób TCR z jego ligandem wyzwala aktywację komórek T , w oparciu o wrażliwość na rozmiar zaangażowanych cząsteczek. Simon J. Davis i Anton van der Merwe z Uniwersytetu Oksfordzkiego zaproponowali ten model w 1996 r. Zgodnie z modelem sygnalizacja TCR jest inicjowana przez segregację fosfataz z dużymi domenami zewnątrzkomórkowymi z kompleksu TCR podczas wiązania się z jego ligandem, umożliwiając małym kinazom do fosforylacji domen wewnątrzkomórkowych TCR bez hamowania. Może to również mieć zastosowanie do innych receptorów z niekatalitycznych receptorów fosforylowanych tyrozyną, takich jak CD28 .
Mechanizm
Na błonie plazmatycznej limfocytu T znajduje się receptor limfocytów T (składający się z łańcuchów α, β oraz wielu białek adaptorowych CD3 ), a także cząsteczki indukujące sygnalizację (kinaza tyrozynowa Lck fosforyluje ITAM w kompleksie CD3) oraz czynniki hamujące sygnalizację (fosfatazy tyrozynowe CD45 i CD148). W spoczynku komórki T wszystkie cząsteczki wielokrotnie zderzają się na drodze dyfuzji . Kompleks TCR/ CD3 jest stale fosforylowany przez Lck . Ze względu na obfitość CD45 i CD148 w błonie komórkowej, fosforylacje są łatwo usuwane, zanim będą mogły rekrutować dalsze cząsteczki sygnałowe. Ogólna fosforylacja TCR jest niska i unika się tonicznej sygnalizacji TCR.
TCR/peptyd -MHC , utworzony, gdy komórka T rozpoznaje swój ligand na komórce prezentującej antygen (APC) i dochodzi do kontaktu komórka T-APC, rozciąga się na krótką długość. Powoduje to utworzenie stref bliskiego kontaktu między błonami komórki T i komórki prezentującej antygen (w odległości ~15 nm) wokół kompleksu TCR/peptyd-MHC. Fosfatazy CD45 i CD148 ze znacznie większymi ektodomenami niż TCR są sterycznie wykluczone ze stref bliskiego kontaktu, podczas gdy region jest nadal dostępny dla małej kinazy Lck. Zaburza to równowagę między aktywnością kinazy a aktywnością fosfatazy, a fosforylacja ITAM jest silnie uprzywilejowana. Taka przedłużona fosforylacja ITAM przez kinazę Lck daje czas na rekrutację ZAP-70 , jego aktywację przez fosforylację, a następnie fosforylację białek adaptorowych LAT i SLP-76 . Pełna aktywacja komórek T jest inicjowana przez wiele zdarzeń wyzwalających opisanych powyżej. Kiedy błony limfocytów T i APC rozdzielają się, strefa bliskiego kontaktu zanika, a fosfatazy tyrozynowe o dużej ektodomenie mogą przywrócić stan podstawowy.
Dowód potwierdzający
Podczas wiązania liganda CD45 i CD148 są wykluczone z regionu TCR. Wykazano również, że zarówno skrócenie CD45 i CD148 (stąd są w stanie wejść w strefę bliskiego kontaktu), jak i wydłużenie MHC hamuje wyzwalanie TCR. Ponadto na funkcję komórki CAR wpływa rozmiar rozpoznawanego przez nią ligandu. Wreszcie, komórki T mogą być aktywowane przez pMHC unieruchomione na powierzchni płytki, ale nie przez rozpuszczalny, monomeryczny pMHC, dostarczając dowodów, że wyzwalanie TCR zależy od ograniczenia szerokości między dwiema błonami.
Segregacja kinetyczna jako model dla innych receptorów sygnałowych
Sygnalizacja indukowana przez przeciwciała przez CD28
W spoczynkowej komórce T nie zachodzi fosforylacja netto CD28 (jednej z cząsteczek dostarczających sygnały kostymulujące wymagane do aktywacji komórek T). Model segregacji kinetycznej wykorzystuje tutaj to samo wyjaśnienie, które zapewnia niską fosforylację netto TCR w spoczynkowych komórkach T opisanych wcześniej.
Wiązanie zarówno konwencjonalnych , jak i superagonistycznych (mitogennych) przeciwciał w zawiesinie nie ogranicza efektu defosforylacji fosfataz działających na CD28. Jednakże, gdy te przeciwciała są unieruchomione (albo przez drugorzędowe przeciwciało związane z tworzywem sztucznym, albo przez receptory Fc na innych komórkach ), znaczna steryczna pojawiają się ograniczenia. Należy zauważyć, że unieruchomione konwencjonalne przeciwciało stwarza mniej wyraźne ograniczenia przestrzenne niż unieruchomione przeciwciało superagonistyczne. Fosfataza CD45 nie jest całkowicie wykluczona ze strefy bliskiego kontaktu, przez co sygnał generowany w przypadku konwencjonalnego przeciwciała jest słabszy. Unieruchomione superagonistyczne przeciwciała związane z CD28 całkowicie wykluczają fosfatazy CD45, a sygnał prowadzący do aktywacji limfocytów T jest silniejszy.
Dalsze zastosowania
Kinaza tyrozynowa Lck działa albo w połączeniu z cząsteczką współreceptorową ( CD4 lub CD8 ) albo jako wolna kinaza Lck. Model segregacji kinetycznej można zastosować zarówno do sygnalizacji zależnej od koreceptora, jak i niezależnej od koreceptora poprzez TCR.