PRESENTACIN CELULAR DE LOS ANTGENOS1

Las clulas alertan al sistema inmunitario de la existencia de una infeccin. Lo hacen mediante la presentacin de complejos moleculares construidos a partir de fragmentos de protenas propias y forneas

as clulas alertan al sistema inmunitario de la existencia de una infeccin. Lo hacen mediante la presentacin de complejos moleculares construidos a partir de fragmentos

de protenas propias y forneas.

Todos los organismos pluricelulares poseen algn sistema de defensa, por elemental que sea, en virtud del cual distinguen los agentes patgenos forneos como algo ajeno y los elimina. Los vertebrados superiores han perfeccionado sus defensas y desarrollado un sistema inmunitario que discrimina entre diferentes patgenos, ante cada uno de los cuales responde de manera selectiva. Merced a tal especificidad, el sistema inmunitario se adapta rpidamente a los patgenos que con mayor frecuencia se encuentran en su propio entorno.

En trminos moleculares, la vigilancia que opera el sistema inmunitario de los vertebrados se centra en la bsqueda de antgenos --molculas diana inmunolgicas--, que indican la presencia de un invasor. Los antgenos no son meros fragmentos del patgeno. A menudo, constituyen molculas construidas por el hospedador a partir de trozos de protenas del agente patgeno y de ciertas protenas celulares, las molculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC). El procesado y el ensamblaje de los antgenos encierran la clave de la flexibilidad, la especificidad y la precisin de todas las respuestas inmunitarias.

La elaboracin de los antgenos y su presentacin en la superficie celular, para su inspeccin por el sistema inmunitario, constituyen un fenmeno complejo. Conocemos muchas etapas del mismo. Conviene resaltar que el procesado de los antgenos est vinculado a los mecanismos de sntesis y reciclaje de todas las protenas en el interior de las clulas y al mecanismo de su transporte a travs de distintos compartimentos.

Importa, antes de proseguir, traer a colacin las lneas bsicas del funcionamiento del sistema inmunitario. Para conseguir la especificidad de las respuestas, el sistema inmunitario emplea una poblacin copiosa de linfocitos. Estos leucocitos poseen receptores de superficie que se unen con gran afinidad a los antgenos. Cada linfocito exhibe receptores cuya estructura difiere algo de la estructura expresada por los dems; cada linfocito muestra, pues, una especificidad precisa para un tipo de antgeno. En el hombre, la poblacin linfoctica podra expresar ms de 108 receptores antignicos distintos. Con semejante arsenal defensivo, el sistema inmunitario est listo para responder, con ajustada especificidad, ante casi cualquier antgeno forneo que halle en su camino.

EI sistema inmunitario adapta la respuesta a la naturaleza del patgeno y a su estrategia invasora. Bacterias y macroparsitos originan infecciones en los espacios extracelulares del torrente sanguneo o la luz intestinal. Para controlar estos organismos, el sistema inmunitario despliega receptores antignicos solubles: los anticuerpos, producidos por los linfocitos B. Los anticuerpos, enlazados directamente al parsito, crean un blanco que habrn de abatir otras molculas y clulas del sistema inmunitario.

Ms reacios al control son virus, otras bacterias y protozoos parsitos, como los causantes de la malaria, la enfermedad del sueo y la leishmaniasis. Se trata de agentes que establecen sus infecciones en el interior celular, lejos del alcance de los anticuerpos. Para destruir tales patgenos, entra en accin otro cuerpo de ejrcito del sistema inmunitario de defensa. Las clulas del hospedador portan en su superficie molculas del MHC. En las clulas infectadas, estas molculas del MHC se engarzan en pptidos pequeos procedentes del parsito y los exhiben. Los complejos constituidos por pptidos parasitarios y molculas MHC del parasitado forman los antgenos que habrn de ser reconocidos por receptores antignicos sitos sobre linfocitos T citotxicos (asesinos). Por esa va los linfocitos T identifican y destruyen selectivamente clulas infectadas, sin atacar a las sanas.

1 ENGELHARD, VICTOR (1994). Investigacin y Ciencia N 217

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Entre las misiones de los complejos MHC-pptido, una es, pues, convertirse en seal indicadora de que se ha producido la infeccin de la clula.

FIGURA 1

INGESTION DE BACTERIAS POR UN MACROFAGO, un aspecto de la respuesta inmunitaria contra la infeccin. En el interior del leucocito, las protenas bacterianas se degradan en pptidos que molculas especializadas se encargan de llevar hasta la superficie celular para que se les reconozca su carcter antignico. Poco a poco se ha ido avanzando en el conocimiento de las vas mediante las cuales las clulas convierten en antgenos protenas propias y forneas.

Los complejos MHC-pptido intervienen tambin en la regulacin de la respuesta inmunitaria. Algunas clulas especializadas, as los macrfagos, se mueven por todo el organismo, ingieren los materiales extracelulares que encuentran a su paso, los degradan en pptidos y presentan stos constituidos en antgenos. Tales leucocitos presentadores de antgenos viajan desde el punto de infeccin hasta los ganglios linfticos; aqu reclutan linfocitos para la respuesta inmunitaria. Por tanto, las clulas presentadoras de antgenos vienen a ser los mensajeros llegados de la lnea de fuego. Cuando los linfocitos T coadyuvantes ("helper") descubren un complejo MHC-pptido sobre tales clulas presentadoras de antgenos, segregan linfocinas, molculas que promueven la diferenciacin de las clulas del sistema inmunitario.

El reconocimiento de un complejo MHC-pptido en la superficie de una clula constituye un paso decisivo para el desencadenamiento de cualquier respuesta inmunitaria; en particular, de la eliminacin eficaz de parsitos intracelulares. Veinte aos llevan los inmunlogos empeados en descubrir cmo se forma el complejo MHC pptido. Merced a sus trabajos conocemos que la estructura de las molculas del MHC les permite unirse a pptidos distintos, procedentes de la silva inmensa de agentes infecciosos.

FIGURA 2: RECONOCIMIENTO DE ANTIGENOS y respuestas inmunitarias. Cuando las clulas T coadyuvantes reconocen un complejo antignico, los linfocitos T liberan linfocinas. Ante estas seales qumicas, las clulas liberan anticuerpos contra bacterias extracelulares (izquierda) y los linfocitos T citotxicos atacan clulas infectadas con virus (derecha). Los complejos antignicos pueden permitir tambin que las clulas T citotxicas identifiquen sus objetivos. Debemos a quienes trabajan en el dominio de los trasplantes la identificacin de las molculas del MHC. En los aos treinta, George D. Snell y Peter A. Gorer describieron un

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locus, oposicin gentica, en el cromosoma 17 de ratones que era el determinante primario de la aceptacin o rechazo del trasplante de tejido de una cepa a otra. Lo llamaron locus H-2. ("H" por "histocompatibilidad", o aceptacin del tejido.) Lean Dausset y otros definieron en los aos cincuenta un locus gnico similar en el hombre.

La investigacin ulterior mostrara que el H-2 contena muchos genes codificadores de antgenos de transplante: protenas que se expresan en la superficie celular y pueden ser reconocidas por el sistema inmunitario. Se acu la expresin "complejo principal de histocompatibilidad" (o MHC) para destacar la importancia de este grupo de genes ntimamente asociado con el rechazo y aceptacin del injerto. (A las versiones humanas de estas molculas se las conoce tambin por antgenos leucocitarios humanos, o HLA, del ingls Human Leucocyte Antigens.)

Los antgenos de trasplante determinados por los genes MHC pertenecen a dos tipos esenciales: clase I y clase II. Cada una de estas clases de MHC entraa, a su vez, una gran diversidad; las poblaciones pertenecientes al ratn y al hombre contienen ms de cien formas de estas molculas, aunque los individuos expresen slo entre tres y seis de cada clase.

Para entender la funcin fisiolgica de las molculas del MHC hubo que esperar hasta las postrimeras de los aos sesenta. Baruj Benacerraf y Hugh 0. McDevitt observaron, en lneas de trabajo independientes, que algunos cobayas y ratones producan anticuerpos contra ciertas protenas antignicas simples, y otros no. McDevitt cruz cepas de ratones y demostr que la respuesta y su ausencia eran rasgos genticamente determinados que dependan del tipo de molculas MHC de clase II expresadas por los ratones.

Rolf Zinkernagel y Peter Doherty descubrieron en 1974 que algunas cepas cruzadas de ratones moran si se les infectaba intracelularmente con el virus de la coriomeningitis linfoctica, mientras que otras seguan viviendo. En respuesta al virus, los animales afectados producan linfocitos T citotxicos que atacaban al sistema nervioso infectado. (Lo paradjico del caso era que los linfocitos T, cuya misin consiste en proteger el organismo, participaban en una reaccin autoinmune letal.) Demostraron que la capacidad para producir estos linfocitos T estaba vinculada a la expresin de un conjunto particular de molculas MHC de clase I en los ratones.

Zinkernagel y Doherty hallaron luego que los linfocitos T aislados de un ratn podan reconocer las clulas infectadas de un segundo ratn, aunque slo en el caso de que ambos ratones expresaran las mismas molculas MHC de clase I. En resumen, la respuesta inmunitaria se produca exclusivamente en presencia del antgeno correcto y de la molcula MHC correcta. A este doble requisito, de un antgeno forneo y una molcula apropiada de MHC, se le denomin reconocimiento de antgeno restringido por el MHC.

Los grupos de Alan S. Rosenthal y David H. Katz, entre otros, demostraron que el reconocimiento del antgeno restringido por el MHC explicaba tambin las observaciones de McDevitt relacionadas con la capacidad de respuesta. Las clulas B no producan anticuerpos frente a los antgenos de protenas simples de McDevitt a no ser que se estimularan por los linfocitos T coadyuvantes. Estos linfocitos T reconocan slo las clulas presentadoras de antgenos que haban estado expuestas a la protena antignica y que ofrecan las molculas MHC de clase II apropiadas.

A lo largo de los diez aos siguientes, se dedic mucho esfuerzo al mecanismo en virtud del cual las clulas T reconocen el antgeno y las molculas MHC. Estudios realizados por separado en los laboratorios de Emil R. Unanue y de Howard M. Grey llegaron a un descubrimiento de gran alcance. Observaron que, para estimular una respuesta inmunitaria las protenas extracelulares deban penetrar mediante un proceso de endocitosis en el interior de una clula presentadora de antgenos y all de gradarse en pptidos. Estos pptidos se unen entonces a molculas MHC de clase II y aparecen en la superficie celular formando un complejo reconocible por las clulas T coadyuvantes. Esa secuencia de fenmenos --ingestin del antgeno, fragmentacin en pptidos y su unin a las molculas MHC-- forma lo que se conoce por procesado del antgeno. Las molculas MHC de clase I estn implicadas en el procesado de antgenos. Alain R. M. Townsend observ que los

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linfocitos T citotxicos identifican las clulas infectadas por virus mediante la deteccin de pptidos vricos presentados por una molcula MHC de clase I. Trabajos ulteriores realizados en los laboratorios de Thomas J. Braciale y de Michael J. Bevan pusieron de manifiesto que todos los pptidos presentados naturalmente por las molculas MHC de clase I derivaban de protenas pertenecientes al citoplasma celular.

FIGURA 3: COMPLEJOS ANTIGENICOS. Reconocidos por los linfocitos T, estn formados por molculas MHC y pptidos. Las molculas MHC de clase I, que se hallan en todas las clulas nucleadas del organismo, pueden presentar pptidos procedentes de virus. Las clulas T responden ante la presencia de esos complejos destruyendo la clula infectada (izquierda). Las molculas MHC de clase II, que se dan slo en las clulas presentadoras de antgenos, presentan pptidos provenientes de la degradacin de protenas extracelulares. Estos complejos desencadenan la liberacin de linfocinas (derecha).

De esos y otros resultados se infiere que los dos tipos de molculas del MHC toman antgenos procesa dos en compartimentos intracelulares diferentes. Los pptidos asociados con molculas MHC de clase I se originan en las protenas propias de la clula. La fuente proteica de los pptidos asociados con las de la clase II se encuentra a veces en el medio donde crece la clula; pero, con mayor frecuencia, estos pptidos proceden de protenas localizadas en la membrana externa.

Estas acotaciones nos ensean algo importante: la mayora de las molculas del MHC de una clula presentan pptidos procedentes de protenas celulares normales y no de protenas de los patgenos. Aun cuando una clula haya ingerido un antgeno forneo, o sufrido una infeccin, el nmero de molculas MHC que presentan esos pptidos extraos constituye slo una pequea fraccin del total.

La capacidad de las molculas MHC para unirse a pptidos especficos y participar en el procesado de antgenos es consecuencia de su estructura y sntesis. Ambas clases de molculas de MHC constan de dos unidades proteicas. Las molculas de clase I estn formadas por una cadena proteica pesada y una cadena ligera, mucho menor, la 2m. Las dos cadenas de la molcula de clase II, aproximadamente del mismo tamao, son menores que la cadena pesada de clase I.

Pese a tales diferencias, los anlisis cristalogrficos de rayos X llevados a cabo por el grupo de Don C. Wiley han revelado una notable similitud estructural entre las molculas MHC de las clases I y II. Ambos tipos presentan una profunda hendidura en la superficie, donde se anclan los pptidos. La estructura de la hendidura, muy compleja, ofrece entrantes que

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interaccionan con zonas diferentes del pptido. La forma y propiedades de esos entrantes, diferentes para las diversas molculas de MHC, son las que confieren la afinidad selectiva para determinados pptidos.

Se intenta esclarecer el mecanismo preciso que yace tras esas afinidades. La cristalografa nos ofrece algunas pistas sobre el modo de unin entre pptidos y molculas MHC. Por su lado, la inmunoqumica se afana en la bsqueda de rasgos comunes entre los pptidos que se unen a una forma de la molcula MHC, aunque la complejidad estructural de los pptidos dificulta mucho la labor.

En su auxilio viene la espectrometra de masas en tndem. En un medio cido los pptidos se desgajan de las molculas MHC, se purifican y se analizan con el espectrmetro; se determinan las secuencias aminoacdicas de cada pptido. Recurren a esta tcnica, entre otros, Robert A. Henderson, Eric L. Huczko y Ye Chen, de mi laboratorio, y Andrea L. Cox, Hanspeter Michel, Wanda M. Bodnar, Theresa A. Davis y Jeffrey Shabanowitz, del laboratorio de Donald F. Hunt en la Universidad de Virginia. Analizan la estructura de pptidos asociados con varias molculas del MHC de clase I en el hombre. Estos estudios confirman que las molculas MHC pueden unirse a un grupo amplsimo de pptidos. Una clula humana tiene entre medio milln y un milln de molculas de clase I pertenecientes a una nica forma; calculamos que estas molculas presentan ms de 10.000 pptidos diferentes, aunque la cifra real podra rondar los 100.000.

La mayora de los pptidos asociados con una determinada forma del complejo de la clase I comparten motivos o rasgos estructurales simples relacionados con la unin. Los pptidos que se unen a las molculas MHC de clase I suelen constar de ocho o nueve aminocidos, longitud que parece ptima para que los extremos del pptido --amino y carboxilo-- encajen en los entrantes situados en los extremos opuestos de la hendidura de unin del MHC.

Se muestran tambin muy pertinaces (conservadores) los aminocidos de ciertas posiciones. Por ejemplo, la mayora de los pptidos que se unen a la molcula HLA-A2.1, de clase I, del hombre portan el aminocido leucina en la segunda posicin de su extremo amino; en el extremo carboxilo, el ltimo aminocido es siempre un aminocido sin carga e hidrfobo. A la inversa, los pptidos que se unen a la molcula HLA-B27 humana tienen el aminocido arginina en la segunda posicin y terminan con un resto aminoacdico cargado positivamente e hidrfilo.

Sumada a otros datos estructurales, esta informacin abona cierta hiptesis sobre el modo de unin de los pptidos a las molculas MHC de clase I. Los dos extremos del pptido y dos o tres restos aminoacdicos adicionales encajan en entrantes bien delimitados de la hendidura del MHC. Estas conexiones proporcionan la mayor parte de la energa de enlace entre las molculas. El resto de la cadena peptdica se extiende sobre la superficie del surco con bastante libertad en sus interacciones con la molcula MHC, lo que significa que esta ltima puede acomodar diversas estructuras peptdicas. Muchos pptidos derivados de protenas de patgenos poseen motivos estructurales que permitiran su unin a una molcula del MHC si se dieran las circunstancias adecuadas. Se ha lo grado, en unos cuantos casos, predecir qu pptido presentara una molcula de MHC en una clula infectada.

El lugar de unin del pptido con las molculas de clase II, aun que parecido al de las molculas de clase I, ofrece diferencias importantes. Y lo ms destacable, la hendidura de enlace de las molculas de clase II carece de entrantes que atrapen, de manera especfica, los extremos del pptido. Aqu, el enlace se establece, en buena medida, a mitad de la hendidura y, por tanto, hacia el centro del pptido unido. En virtud de ello, los pptidos asociados con molculas de clase Il presentan una mayor variacin en lo concerniente, a su longitud y son, por trmino medio, bastante ms largos que los asociados con la clase I. Muchos pptidos asociados con cualquier forma dada de molculas de clase II constituyen un grupo anidado: es decir, comparten una zona de la secuencia de los aminocidos (que se unen dentro del surco del MHC) y varan slo en las longitudes de sus extremos amino y carboxilo.

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FIGURA 4: MOLECULAS MHC de clase 1, constituidas por una subunidad pesada y una subunidad ligera 2m (abajo). Vistas desde arriba, se distingue la hendidura de la parte superior de la molcula donde se traba el pptido, de unos nueve aminocidos (centro). Los extremos del pptido se mantienen fijos mediante enlaces (lneas punteadas) en los entrantes de los bordes de la hendidura (arriba).

La hendidura de enlace de las molculas de clase II s contiene entrantes en una posicin ms central que los de las molculas de clase I, pero desconocemos su inters en la determinacin de los rasgos estructurales que deben presentar los amino-cidos del pptido. En resumen, apenas si empiezan a esbozarse los motivos estructurales que nos faculten para predecir qu pptidos se unirn a una molcula MHC de clase II.

La asociacin con pptidos es un paso normal en la biosntesis y en samblaje de las molculas MHC de clase I y de clase II. Pero no slo es distinto el origen de los pptidos involucrados con cada clase, difieren tambin los mecanismos de ensamblaje.

Una vez sintetizadas las subunidades correspondientes a la cadena pesada y la cadena ligera 2m que constituyen las molculas de clase I, se juntan en el interior del retculo endoplasmtico. Si falta la 2m, no puede plegarse bien la cadena pesada, ni, por ende, trasladarse hacia el aparato de Golgi y dirigirse desde este orgnulo membranoso a su destino final en la superficie celular. El complejo cadena pesada - 2m se une tambin a un pptido mientras se encuentra todava en el interior del retculo endoplasmtico para realizar ese viaje.

Townsend y Klaus Karre han demostrado esa exigencia con notable acierto. Identificaron clulas mutantes que slo posean un 5 % del nmero estndar de molculas MHC de clase I en su superficie, aun cuando sintetizaran cadenas pesadas y cadenas ligeras 2m en cantidades normales. Las cadenas no se plegaban y quedaban atrapadas en el retculo endoplasmtico. Al aadir los pptidos adecuados a estas clulas, las cadenas se plegaban correctamente y las clulas expresaban niveles ms normales de molculas de clase I. As pues, los pptidos estabilizan las interacciones de las cadenas pesadas y ligeras, actuando en muchos sentidos como una tercera subunidad de la molcula de clase I.

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La identificacin de clulas mutantes, como las estudiadas por Townsend y Karre, en la que los pptidos no se asocian con las molculas MHC de clase I, estimul la investigacin de ese fracaso. En 1990 cuatro grupos descubrieron simultneamente dos genes del MHC que codifican protenas de transporte, polipptidos de una familia numerosa de molculas semejantes que facilitan el transporte a travs de membranas en diversos organismos. Y se cree as que las nuevas protenas asociadas con el MHC transportan pptidos desde el citoplasma hasta el retculo endoplasmtico. De ah que le hayan impuesto a la molcula el nombre de TAP (del ingls Transporter associated with Antigen Processing) transportador asociado con el procesado de antgenos), codificada por genes del mismo nombre.

Todas las lneas de clulas mutantes que presentan un procesado defectuoso de antgenos poseen algn defecto en los genes TAP. Otros experimentos apoyan tambin la hiptesis, incluida una demostracin directa de que las vesculas membranosas que contienen TAP catalizan el transporte de pptidos pequeos.

FIGURA 5: MOLECULAS MHC DE CLASE II, dotadas de subunidades alfa y beta () de un tamao casi idntico (abajo). Estas molculas retienen tambin los pptidos en una hendidura (centro), pero los enlaces que los ligan se hallan ahora en la mitad del surco (arriba). Los pptidos unidos a las molculas de clase II suelen ser ms largos y variables en su longitud que los asociados con los de clase I

Cmo transporta el producto del TAP estos pptidos? Por lo que se desprende de algunos datos circunstanciales, intervendran los proteasomas. Estos complejos enzimticos son estructuras cilndricas de gran tamao que se encuentran en muchos compartimentos de la clula. Amalgama de diversas proteasas, parecen constituir el mecanismo principal de la clula para degradar protenas que ya cumplieron su funcin, estn alteradas o se plegaron de manera incorrecta.

John J. Mnaco ha demostrado que dos subunidades frecuentes en los proteasomas estn codificadas por genes del MHC inmediatamente adyacentes a los del TAP. Slo un 10 % de los proteasomas celulares suelen contener estas subunidades. Pero si se expone una clula al interfern gamma, una linfocina liberada durante las respuestas inmunitarias, aumenta la

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expresin celular de estas unidades y se asocian con ms proteasomas. (La expresin de molculas MHC y de TAP tambin aumenta en esa clula.)

Segn han comprobado Kenneth L. Rock y Alfred. L. Goldberg, la inclusin de tales subunidades en un proteasoma provoca que ste produzca pptidos que terminan en aminocidos bsicos o hidrfobos, es decir, los tipos a los que se unen la mayora de las molculas de clase I. Se desconoce si las dos subunidades alteran la longitud de los pptidos producidos, para dar el tamao que requieren las molculas de clase I. Sin embargo, resulta tentador pensar que los proteasomas degraden las protenas sintetizadas en el citoplasma y que sea el TAP el que se encargue de su transporte al retculo endoplasmtico, donde pueden unirse a molculas MHC de clase I.

Muchas clulas mutantes que carecen de uno o ambos componentes del TAP siguen expresando cantidades elevadas de algunas formas de molculas MHC de clase I en su superficie. Henderson y Michel han descubierto que, en estas clulas, los pptidos asociados con las molculas de clase I parecen proceder de secuencias seal de protenas celulares. Las secuencias seal son una caracterstica del extremo amino terminal de protenas recin terminadas, que habr n de encaminarse hacia la superficie o hacia compartimentos celulares internos. Cuando los ribosomas sintetizan las protenas, estas secuencias aseguran que los ribosomas se adherirn al retculo endoplasmtico antes de que se haya completado la protena. En efecto, las secuencias seal ayudan a dirigir las nuevas protenas hasta su destino final.

A medida que la protena penetra en el retculo endoplasmtico, una enzima corta la secuencia seal de su extremo de cabeza. Liberada, la secuencia seal constituye una fuente de pptidos prestos para asociarse con molculas de clase I supliendo con ello los defectos del procesado de antgenos en la clula mutante. Al menos dos pptidos reconocidos por los linfocitos T proceden de secuencias seal, lo que revela el inters potencial de esta va alternativa de procesado de antgeno.

FIGURA 6: VIA DE LOS ANTIGENOS DE CLASE I (izquierda). Comienza con protenas intracelulares, as las procedentes de infecciones vricas, que los proteasomas degradan en pptidos; la TAP, protena transportadora, los lleva luego hasta el interior del retculo endoplasmtico. Aqu, los pptidos y las subunidades de clase I parcialmente plegadas se asocian y crean un complejo MHC-pptido plegado, que se encamina hacia el aparato de Golgi y de all a la superficie celular. En una variante de esta va, descubierta por el autor y sus colaboradores (derecha), los pptidos pueden tener su origen en las secuencias seal escindidas del extremo inicial de las protenas celulares que se ensamblan en el retculo endoplasmtico.

Las molculas MHC de clase I y de clase II se ensamblan en el interior del retculo endoplasmtico. Por qu no se unen, pues, a los mismos pptidos? Parte de la razn

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podra deberse a que los pptidos transportados hasta el retculo endoplasmtico por la TAP carecieran de los rasgos estructurales que les capacitasen para unirse de manera estable a las molculas de clase II.

Quiz la explicacin ms convincente, sin embargo, sea la de que, despus de su sntesis, las subunidades de clase II se asocian con una tercera molcula, la cadena invariable (o II). La cadena invariable evita que los pptidos se unan a las molculas de clase II bloqueando la unin del pptido o manteniendo las molculas de clase II en un estado parcialmente desplegado. Tambin encarrila las molculas MHC de clase II hacia la superficie celular por una va no utilizada por las molculas de clase I y la mayora de las otras protenas de la superficie de la membrana: a travs del aparato de Golgi y hacia el interior de los endosomas.

Los endosomas son vesculas membranosas formadas por invaginaciones de la membrana de la superficie celular. Contienen a menudo protenas de superficie acompaadas de sus ligandos (las molculas a las que se unen). Conforme se desplazan por la clula, el interior de los endosomas se torna cido, y acumulan proteasas que degradan muchas de las protenas de superficie encapsuladas y sus ligandos. Por ltimo, los endosomas se reciclan en la membrana de la superficie, con la que se funden, y devuelven su contenido a la superficie.

Peter Cresswell observ que, cuando los complejos de clase II con Ii se trasladan al interior de los endosomas, se detiene el movimiento de las vesculas hacia la superficie por un periodo de hasta seis horas. Durante ese intervalo, las proteasas endosmicas digieren la cadena invariable, que deja en libertad a las molculas de clase II para que se unan a otros pptidos en la vescula. Muchos de esos pptidos derivan, por tanto, de fuentes extracelulares. Finalmente, los complejos de clase II y pptido avanzan hacia la superficie celular.

Otro punto interesante acerca de la formacin de los complejos de molculas de clase II y pptido se descubri al examinar ciertas clulas mutantes conseguidas por Elizabeth D. Mullins y Donald A. Pious. En la superficie de estas clulas, las molculas de clase II tienen un aspecto desmadejado, desnaturalizado. El aspecto y comportamiento de estas molculas se asemeja a las molculas de clase II recin sintetizadas en el retculo endoplasmtico. Cabra suponer que estas molculas desmadejadas de la superficie carecieran tambin de un pptido estabilizador. Sin embargo, el aislamiento de las molculas a partir de las clulas mutantes ha rechazado esa sospecha: las molculas desmadejadas se unen a un grupo de pptidos derivados de una regin pequea de la cadena invariable. Esos pptidos reciben el nombre de CLIP (del ingls Class-ll-associated invariant Chain Peptides, pptidos de la cadena invariable asociados con las molculas de clase II).

La mutacin parece bloquear la capacidad de las molculas MHC de clase II para asociarse con pptidos distintos de los de la cadena invariable. Mullins y Pious demostraron que el defecto de estas clulas afectaba a una nueva molcula, la DM, cuya estructura guarda relacin con las molculas de la clase II, aunque es distinta de ellas.

Desconocemos la funcin precisa de los CLIP y de la DM en la va normal de procesado de las molculas de clase II. Tal vez, el CLIP forme parte de la cadena invariable que fsicamente ocupa la hendidura de la molcula de clase II donde se une el pptido, o al menos altere la estructura de la molcula de clase II para evitar la unin de otros pptidos. Una vez degradada la cadena invariable en el endosoma, el CLIP permanece asociada a la molcula de clase II hasta que la DM lo separa.

Los mecanismos de procesado del antgeno producen una muestra representativa de pptidos a partir de la amplia gama de protenas que la clula fabrica e ingiere. La presentacin de estos pptidos con molculas MHC le permite al sistema inmunitario identificar y destruir las clulas que han alojado agentes infecciosos o que sean anormales por otros motivos. Las molculas MHC han de estar capacitadas para presentar muchos pptidos forneos y hacerlo de suerte tal, que el complejo tenga un aspecto diferente del que ofrecera con un pptido procedente de la clula hospedadora. En esa exigencia reside, a buen seguro, la razn de que los individuos expresen formas diversas de molculas MHC

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de clase I y II y que la poblacin acumule centenares de ellas: unas son ms idneas que otras para enlazarse con pptidos procedentes de patgenos especficos.

FIGURA 7: VIA DE LOS ANTIGENOS DE CLASE II. Comienza con la unin de subunidades del MHC a una molcula de la cadena invariable. Tras el paso de ese complejo por el aparato de Golgi, la cadena invariable queda reducida a un pptido menor, el CLIP. En el interior de las vesculas endosmicas, una molcula DM arranca el CLIP del complejo MHC; queda as libre la molcula del MHC para unirse con pptidos derivados de protenas extracelulares.

Los mecanismos de procesado del antgeno producen una muestra representativa de pptidos a partir de la amplia gama de protenas que la clula fabrica e ingiere. La presentacin de estos pptidos con molculas MHC le permite al sistema inmunitario identificar y destruir las clulas que han alojado agentes infecciosos o que sean anormales por otros motivos. Las molculas MHC han de estar capacitadas para presentar muchos pptidos forneos y hacerlo de suerte tal, que el complejo tenga un aspecto diferente del que ofrecera con un pptido procedente de la clula hospedadora. En esa exigencia reside, a buen seguro, la razn de que los individuos expresen formas diversas de molculas MHC de clase I y II y que la poblacin acumule centenares de ellas: unas son ms idneas que otras para enlazarse con pptidos procedentes de patgenos especficos.

Comienzan a menudear los ejemplos reales de la significacin del polimorfismo del MHC. No hace muchos aos, el grupo de Adrian Hill obtena datos relativos a la sensibilidad humans hacia la malaria. Se ha visto que sta vara con la expresin de ciertas molculas MHC de clase I. Las formas que confieren mayor resistencia abundan entre los habitantes de lugares donde la malaria est muy extendida, de acuerdo con lo que dictara la seleccin natural.

Ciertos patgenos han aprendido a enfrentarse con el sistema de procesado de antgenos. Hay virus, por ejemplo, que eliminan la expresin de molculas MHC durante las primeras etapas de una infeccin. Muchas clases de adenovirus fabrican una molcula que se une a molculas de clase I recin sintetizadas en el retculo endoplasmtico y evita su expresin en la superficie celular. Otros adenovirus sintetizan una molcula que bloquea la expresin del gen de clase I. Tambin acaba de describirse el bloqueo de la expresin en la superficie de molculas MHC de clase I en el caso de citomegalovirus y virus del herpes simple. Pero esas excepciones no invalidan la eficacia general del procesado del antgeno en el control inmunitario de las infecciones.

Qu papel cumple el procesado del antgeno en el control del cncer? Puesto que muchos tumores expresan protenas mutadas, el sistema inmunitario podra buscar pptidos extrados de esas protenas a la manera de indicadores de la transformacin sufrida por una clula. Se han identificado tumores en los que est mermada la expresin de molculas

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MHC de clase I. La estimulacin experimental de la expresin de MHC facilita al sistema inmunitario el control de esos tumores. Observaciones recientes sugieren que determinadas clulas tumorales pueden relajar su expresin de TAP, para evitar quiz s el reconocimiento por los linfocitos T.

Empieza a desvelarse la naturaleza de los pptidos reconocibles por linfocitos T especficos de tumores. El equipo de Thierry Boon ha estudiado los linfocitos T que reconocen las clulas del melanoma en el hombre. Han demostrado que uno de los objetivos a abatir por las clulas T sera un grupo de pptidos de MAGE-1, protena que se expresa en diversos tumores y resulta casi indetectable en el tejido normal. Boon, Steven A. Rosenberg y mi equipo hemos identificado tambin pptidos antignicos que proceden de tres protenas que expresan tanto los melanocitos normales como las clulas tumorales del melanoma.

Sugieren esos resultados que la eficacia de la inmunidad antitumoral podra estar limitada, en parte, por la disponibilidad de pptidos diana in slitos en las clulas tumorales. Para reforzar la inmunidad antitumoral necesitaremos identificar complejos de clase I y pptido en clulas tumorales que las clulas T reconozcan, as como desarrollar vas encaminadas a incrementar su inmunogenicidad.

Ocurre que la potencia del sistema de procesado de antgenos acta a veces en contra del organismo. Se ha comprobado que la expresin de ciertas molculas MHC de clase II est vinculada a muchas enfermedades autoinmunes, como la diabetes juvenil y la artritis reumatoide, en que el sistema inmunitario ataca los tejidos propios. Estas molculas MHC muy posiblemente presenten pptidos provenientes del propio organismo, precipitando la respuesta inmunitaria. El sistema inmunitario dispone de mecanismos que evitan las configuraciones que daran lugar a respuestas destructoras, o las detienen a tiempo; ignoramos por qu fallan en tales casos.

La vinculacin entre presentacin de pptidos propios y forneos con el desarrollo de dichas condiciones constituye un reto para los inmunlogos. Se ha de conseguir bloquear la presentacin de antgenos que exacerban las enfermedades autoinmunes, o reforzar la labor de procesado para que denuncien la presencia de una infeccin o tumor.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA

NATURALLY PROCBSSED PEPTIDES. Dirigido por Alessandro Sette. Karger, 1993.

ANTIGENIC PEPTIDE BINDING BY CLASS I AND CLASS Il HlSTOCOMPATIBILITY PROTEINS. Lawrence J. Stern y Don C. Wiley en Structure, vol. 2, n.deg. 4, pgs. 245-251, 15 de abril de 1994.

STRUCTURE OF PEPTIDES ASSOCIATED WITH CLASS I AND CLASS II MHC MOLECULES. Victor H. Engelhard en AnnualReview of Immunology, vol. 12, pgs. 181-207; 1994.

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