HLA-DM

O HLA-DM (antíxeno leucocitario humano DM) é unha proteína intracelular implicada no mecanismo de presentación de antíxenos en células presentadoras de antíxenos do sistema inmunitario.^[2] Faino axudando á carga do péptido nas proteínas unidas a membrana do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) de clase II.^[3] O HLA-DM está codificado nos xenes HLA-DMA e HLA-DMB do cromosoma 6 humano.^[4]

Estrutura cristalográfica do HLA-DM humano.[1]
Complexo maior de histocompatibilidade, clase II, DM alfa
Identificadores
Símbolo	HLA-DMA
Entrez	3108
HUGO	4934
OMIM	142855
RefSeq	NM_006120
UniProt	P28067
Outros datos
Locus	Cr. 6 p21.3

Complexo maior de histocompatibiliadade, clase II, DM beta
Identificadores
Símbolo	HLA-DMB
Entrez	3109
HUGO	4935
OMIM	142856
RefSeq	NM_002118
UniProt	P28068
Outros datos
Locus	Cr. 6 p21.3

O HLA-DM é unha chaperona molecular^[5] que funciona nos lisosomas e endosomas en células do sistema inmunitario. Concretamente, funciona en células presentadoras de antíxenos, como macrófagos, célula dendríticas e células B.^[6] ao interaccionar con moléculas do MHC de clase II.^[7] O HLA-DM protexe as moléculas do MHC de clase II da degradación, e regula tamén qué proteínas ou péptidos se unen a elas.^[5] Regula como e cando un péptido actúa como antíxeno iniciando unha resposta inmune. Así, o HLA-DM é necesario para que o sistema inmunitario responda efectivamente a un invasor alleo. A alteración da función do HLA-DM pode resultar na aparición dunha inmunodeficiencia e de enfermidades autoinmunes.^[8]

Xenética

Os xenes que codifican o HLA-DM están localizados na rexión MHCII do cromosoma 6 humano.^[2] Os xenes codifican as cadeas alfa e beta que constitúen a proteína.

É un xene non polimórfico.^[8]

Función

Transporte do HLA-DM e funcionamento desde o retículo endoplasmático] á superficie dunha célula presentadora de antíxenos. O HLA-DM sintetízase no retículo endoplasmático (RE) de células presentadoras de antíxenos e é transportado en endosomas unido ao HLA-DO. O endosoma que contén o HLA-DM fusiónase cun endosoma que contén moléculas do MHC de clase II, que seguidamente se fusionan cun endosoma que contén o antíxeno. Unha vez en presenza do antíxeno, o HLA-DM asóciase co MHC de clase II e libera o CLIP do suco de unión a péptidos. O HLA-DO degrádase, e o HLA-DM facilita o intercambio de péptidos para asegurar unha alta afinidade de unión entre o MHC de clase II e o seu péptido. O endosoma tardío fusiónase despois coa membrana plasmática para presentar o MHC de clase II + péptido na súa superficie. Isto pode ser recoñecido por outras células inmunitarias e iniciar unha resposta.

Interaccións MHC de clase II + péptido

O HLA-DM é unha proteína fundamental no mecanismo que regula qué antíxenos van ser presentados extracelularmente na superficie das células presentadoras de antíxenos. Únese parcialmente ao suco de unión ao péptido de moléculas do MHC de clase II.^[9] Isto pode afectar ao ben que responde o sistema inmunitario aos invasores alleos.^[10]

O HLA-DM é necesario para liberar a molécula CLIP das moléculas do MHC de clase II, para protexer (pola súa acción de chaperona) moléculas MHC baleiras contra a desnaturalización, e para controlar a carga correcta e liberación de péptidos no suco de unión a péptidos.^[11] Tamén interacciona fortemente coa proteína chaperona HLA-DO.^[12] Todo isto asegura unha axeitada presentación do antíxeno pola célula presentadora de antíxenos, para activar outras células inmunitarias. Isto é fundamental para eliminar do corpo infeccións daniñas.^[13] Por exemplo, unha correcta presentación do antíxeno favorece a activación de células T e a xeración e supervivencia de células T de memoria. Sen ela, as células T que abandonan o seu lugar de produción e entran nos vasos circulatorios do corpo non serán activadas contra un perigo.^[14] Así, o sistema inmunitario non poderá matar células perigosas ou infectadas e non reaccionará rapidamente contra unha segunda infección.

Estabilización de molécuĺas do MHC de clase II e función de chaperona

O pH baixo dos lisosomas podería causar a desnaturalización ou proteólise das moléculas do MHC de clase II. A unión do HLA-DM ao MHC estabilízao e protéxeo da degradación, ao cubrir as superficies hidrófobas.^[15] A degradación do antíxeno podería tamén producirse, o que resultaría na súa incapacidade de unirse ao suco de unión ao péptido. Así, cómpre a presenza do HLA-DM para protexer as proteínas contra o ambiente lisosómico.^[15]

Liberación de CLIP

Para garantir que non se une ningún falso péptido a unha molécula do MHC de clase III, o suco de unión ao péptido está ocupado por unha proteína chamada CLIP. Unha vez que se encontra un péptido axeitado, a HLA-DM cataliza o intercambio do CLIP por un péptido antixénico.^[16] Con frecuencia, este péptido é obtido directamente do receptor de célula B, que o internaliza. Por medio da expulsión de CLIP no momento apropiado, o HLA-DM asegura que o antixeno correcto se poderá unir ás moléculas do MHC e impide que ambos se degraden.^[13]

Carga e liberación do antíxeno

Á parte do intercambio CLIP-antíxeno, o HLA-DM tamén facilita o intercambio aníxeno-antíxeno. Libera péptidos debilmente unidos do suco para cargar péptidos con alta afinidade de unión. Este proceso ocorre nos endosomas unha vez que abandonaron o retículo endoplasmático; son endosomas que contiñan MHC e HLA-DM que se fusionan cos lisosomas que conteñen antíxenos.^[16] Estudos de análise cinética indican que a carga do HLA-DM ocorre rapidamente en moitos endosomas. O HLA-DM carga ao longo da membrana dun endosoma á acidez óptima (pH=5,0), de 3 a 12 péptidos por minuto en diferentes moléculas MHC.^[15]

O HLA-DM axuda á catálise do intercambio do péptido non só nos endosomas tardíos que viaxan desde o retículo endoplasmático, senón tamén nas membranas plasmáticas e os endosomas temperáns. Gran parte desta vía ten aínda que ser investigada, mais sábese que o HLA-DM pode cargar péptidos exóxenos en moléculas do MHC de clase II cando están sendo expresados na superficie celular. A carga pode tamén producirse en endosomas temperáns que son rapidamente reciclados. En ambas as áreas, a carga ocorre máis de vagar debido a un ambiente de pH alterado.^[6]

Liberación

Para liberar péptidos do suco do MHC, o HLA-DM únese ao N-terminal do suco, alterando a súa conformación e rompendo pontes dde hidróxeno^[2] de tal xeito que o peptido que estaba interaccionando co suco MHC xa non pode unirse e é exectado.^[8]

Carga

A carga rápida de péptidos, facilitada por un complexo MHC-DM estable, diminúe as probabilidades de que ditos péptidos se degraden polo ambiente proteolítico do endosoma.^[11] O HLA-DM disóciase do MHC unha vez que se uniu un péptido o suficientemente estable.^[15] Deste modo, soamente os antíxenos que poden "vencer na competencia" con outros por unirse ao suco de xeito suficientemente forte acaban por aparecer na superficie das células presentadoras antíxenos nas moléculas do MHC de clase II.^[16]

Interacción co HLA-DO

O HLA-DM tamén se une ao HLA-DO, outra molécula do MHC non clásica. O HLA-DO enpeza a unire ao DM en endosomas temperáns, pero exprésase menos nos endosomas tardíos/lisosomas.^[12] A unión entre o HLA-DM e o HLA-DO é menos forte a pH baixo, pero en conxunto é moito máis forte que a unión do HLA-DM a moléculas do MHC.^[14]

Antes de encontrarse cun antíxeno, o DO actúa como unha chaperona do DM para estabilizalo contra a desnaturalización e dirixilo aos lisosomas. Únese ao HLA-DM no mesmo lugar no que se unen as moléculas do MHC de clase II, impedindo así que o HLA-DM se una a moléculas do MHC de clase II. Isto inhibe a catálise de intercambio de péptidos e mantén o CLIP no suco do MHC^[16] ata que os lisosomas que conteñen antíxenos se fusionan cos lisosomas que conteñen DM/DO/MHC, causando a degradación de moléculas do HLA-DO en compartimentos endosómicos MIICs.^[14]

Estrutura e unión a moléculas

O HLA-DM contén un antíxeno de histocompatibilidade de clase II, dominio alfa N-terminal e un dominio de inmunoglobulina de conxunto C1 C-terminal.

As investigacións cristalográficas supuxeron un grande avance no coñecemento da estrutura do HLA-DM e de como este se une aos seus substratos (HLA-DO e MHC de clase II).^[9]

Estrutura do HLA-DM

A estrutura e secuencia das proteínas HLA-DM é moi similar ás doutras moléculas do MHC de clase II,^[11] todas as cales consisten nun heterodímero composto por unha cadea alfa e unha cadea beta. Porén, o HLA-DM difire en que é de tipo non clásico (o que significa que carece dun sinal de transporte N-terminal), e non ten a capacidade de unirse a péptidos. Isto débese á falta dun suco profundo de unión a péptidos; no seu lugar contén un entrante pouco profundo cargado negativamente con dúas pontes disulfuro.^[5]

Na súa cola citoplasmática da cadea beta, un motivo YTPL baseado na tirosina regula o tráfico a compartimentos endosómicos específicos chamados compartimentos de MHC de clase II (MIICs) desde o retículo endoplasmático.^[2]

Unión co MHC de clase II

O HLA-DM cataliza o intercambio de péptidos por medio da súa unión á cadea beta de moléculas do MHC de clase II,^[16] o cal altera a conformación do MHC e do seu suco de unión ao péptido. A conformación do HLA-DM permanece constante.^[17] Cando un péptido se une ao locus P1 no suco de unión a péptidos, está unido establemente. Isto tamén impide a unión do HLA-DM ao MHC, impedindo a desestabiliación da interacción péptido-MHC.^[12] Os péptidos tamén se unen so sitio C-terminal do suco de unión, pero nese caso a unión é unha asociación débil, que deixa o N-terminal do suco aberto. O HLA-DM pode despois unirse ao N-terminal, permitindo o intercambio de péptidos.^[12]

Unión co HLA-DO

O HLA-DO únese ás mesmas rexións do HLA-DM que as moléculas do MHC de clase II, o cal bloquea a capacidade do HLA-DM de unirse co MHC.^[12] Deste xeito, nunca pode haber un complexo que conteña o HLA-DM, o HLA-DO e as moléculas do MHC de clase II.

Expresión e localización

Intracelularmente, o HLA-DM tradúcese no retículo endoplasmático, despois transpórtase aos compartimentos endosómicos con MHC de clase II (MIICs). Despois, os MIICs únense con endosomas que conteñen moléculas do MHC de clase II unidas á proteína CLIP. Nese momento, o HLA-DM empeza a "editar" (modificar) a unión MHC-péptido.^[2]

O HLA-DM tamén se expresa na superficie de células B e de células dendríticas,^[6] así como en exosomas segregados.^[18]

Durante o desenvolvemento da célula B, o HLA-DM exprésase primeiro nas etapas iniciais na medula ósea. A expresión despois continua sendo alta durante o desenvolvemento e a vida da célula B, ata que a célula B se diferencia nunha célula plasmática e despois a expresión do HLA-DM decrece.^[14]

Dentro do corpo, os niveis máis altos da expresión do HLA-DM atópanse nos ganglios linfáticos, o bazo e a medula ósea.^[4]

Papel en enfermidades e medicina

Inmunodeficiencia

En individuos que carecen de moléculas HLA-DM funcionais, prodúcese unha presentación do antíxeno inadecauda, o que ten como resultado unha resposta inmunitaria non desexada ou a falta de resposta cando hai unha situación de perigo.^[8] Isto viuse experimentalmente en modelos de ratos knockout.^[5] Neses casos, haberá un incremento da presentación de CLIP, en vez de péptido, na superficie das células presentadoras de antíxenos. Isto pode causar autoinmunidade, se os receptores de célula T recoñecen a CLIP como un antíxeno daniño. Podería tamén non haber en absoluto presentación da proteína, o que ten como resultado a falta de resposta inmune.^[8]

Infeccións e enfermidades

A diabetes tipo 1 está correlacionada coa activación de DM, o cal se hipotetiza que se debe a que o DM modula positivamente a expresión de péptidos causantes de enfermidades no suco do MHC, que son presentados a células T que responden a eles.^[12] En experimentos feitos usando o modelo de ratos da diabetes tipo 1 que bloqueaba o DM ou reducía a súa actividade ao sobreexpresar DO atopouse unha diminución da diabetes.^[12]

O HLA-DM está implicado en infeccións virais como a de virus Herpes simplex tipo 1. Este virus causa unha distribución irregular do HLA-DM en endosomas, impide a catálise do péptido e impide a presentación de moléculas do MHC de clase II na superficie da célula.^[2]

O HLA-DM está tamén implicado na enfermidade celíaca, esclerose múltiple, outras enfermidades autoinmunes e na leucemia.^[6][19][20]