CAPÍTULO 7 Receptores Imunológicos e a Transdução de Sinais

Fonte: Livro Imunologia Celular e Molecular - 8ª Ed.

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

Receptores Imunológicos e a Transdução de Sinais

VISÃO GERAL DA TRANSDUÇÃO DE SINAL 

Sinalização Modular de Proteínas e Adaptadores

O COMPLEXO RECEPTOR DE CÉLULAS T E A SINALIZAÇÃO CELULAR 

A Estrutura do Receptor de Antígeno das Células T

 Iniciação dos Sinais pelo Receptor de Células T 

O papel dos correceptores CD4 e CD8 na Ativação das Células T 

A Ativação de Tirosinoquinases e Lipídio Quinases Durante a Ativação das Células T 

Recrutamento e Modificação de Proteínas Adaptadoras

 Formação da Sinapse Imunológica 

Vias de Sinalização de MAP Quinase em Linfócitos T 

Vias de Sinalização Mediadas por Cálcio e de PKC em Linfócitos T 

Ativação de Fatores de Transcrição que Regulam a Expressão dos Genes das Células T

 Modulação da Sinalização da Célula T por Proteínas Tirosina Fosfatases 

Sinalização de Receptores Coestimuladores de Células T 

Alterações Metabólicas Durante a Ativação das Células T 

O COMPLEXO DO RECEPTOR DE ANTÍGENO DO LINFÓCITO B 

Estrutura do Receptor de Antígenos de Células B 

Iniciação do Sinal pelo Receptor da Célula B 

O Papel do Receptor do Complemento CR2/CD21 como Correceptor das Células B 

Vias de Sinalização Subsequentes ao Receptor da Célula B

A ATENUAÇÃO DA SINALIZAÇÃO DOS RECEPTORES IMUNOLÓGICOS 

Receptores Inibitórios das Células NK, Células B e Células T 

Ligases de Ubiquitina E3 e a Degradação de Proteínas Sinalizadoras 

RECEPTORES DE CITOCINA E SINALIZAÇÃO 

Classes de Receptores de Citocinas 

Sinalização por JAK-STAT 

Vias de Ativação do NF-κB 

RESUMO 

A ideia de que as células têm receptores específicos da superfície que podem ser ativados por ligantes externos veio de um dos fundadores da imunologia moderna. Paul Ehrlich, em sua “teoria da cadeia lateral”, publicada em 1897, compreendeu os anticorpos da superfície das células imunológicas que reconhecem os antígenos e instruem a célula imune a liberar mais do mesmo anticorpo. Os receptores de superfície celular para hormônios foram descobertos muitas décadas mais tarde, no segundo semestre do século XX, mas bem antes da identificação dos receptores de antígeno em linfócitos no início de 1980.

Os receptores de superfície celular têm duas funções principais, a indução da sinalização intracelular e a adesão célula-célula ou célula-matriz extracelular. A transdução do sinal refere-se amplamente às vias bioquímicas intracelulares que são ativadas nas células após a ligação dos ligantes a receptores específicos. A maioria, mas nem todos os receptores de sinalização estão localizados na membrana plasmática. A sinalização iniciada por esses receptores tipicamente envolve uma fase inicial citossólica quando a porção citoplasmática do receptor, ou de proteínas que interagem com o receptor podem ser modificados após a tradução. Isso muitas vezes leva à ativação ou translocação nuclear de fatores de transcrição que estão inativos nas células em repouso, seguido por uma fase de transcrição nuclear quando os fatores orquestram mudanças na expressão gênica (Fig. 7-1). Algumas vias de transdução de sinal estimulam a motilidade celular ou ativam a exocitose de grânulos do citoplasma, sem alteração na expressão dos genes. A transdução de sinal pode resultar em um certo número de diferentes consequências para a célula, incluindo a aquisição de novas funções, a indução de diferenciação, o compromisso com uma linhagem específica, a proteção da morte celular, o início das respostas de proliferação e o crescimento e a indução de parada do ciclo celular ou de morte por apoptose. 

FIGURA7-1 Sinalização originada da superfície celular envolve fases citossólicas e nucleares. 

Um receptor genérico que ativa uma tirosinoquinase não receptora após o seu acoplamento ao ligante é mostrado. Na fase de sinalização citossólica, a quinase não receptora fosforila um resíduochave de tirosina na cauda citoplasmática do receptor e como resultado a cauda do receptor contendo fosfotirosina é capaz de recrutar uma enzima subsequente que é então ativada. Na fase citossólica, esta enzima ativada leva a uma modificação pós-translacional de um fator de transcrição específico, que está localizado no citoplasma. Neste exemplo simplificado, a fase citossólica tem apenas um único evento enzimático, mas muitas vias de transdução de sinal envolvem vários passos. Na fase nuclear, este fator de transcrição modificado entra no núcleo e induz a expressão de genes-alvo que têm um local de ligação no promotor, ou em alguma outra região reguladora que pode ligar-se a este fator de transcrição modificado e facilitar a transcrição.

Os receptores de antígenos nos linfócitos B e T estão entre os mecanismos de sinalização mais sofisticados de que se tem conhecimento e eles serão grande parte do foco deste capítulo. Inicialmente iremos fornecer uma visão ampla da transdução de sinal, seguida por uma discussão de sinalização mediada por receptores de antígenos distribuídos clonalmente em linfócitos e por receptores imunológicos estruturalmente relacionados encontrados principalmente em células do sistema imune inato. Enquanto discutimos os receptores de antígeno nas células T e B, vamos examinar o papel de outros receptores chamados correceptores e receptores coestimulatórios que aumentam a ativação de linfócitos pelo receptor de antígeno, e vamos discutir o papel da inibição dos receptores de células T, B e NK. Também vamos estudar as diferentes categorias de receptores de citocinas e os mecanismos de transdução de sinal iniciados por estes receptores. Por fim, para ilustrar os passos na ativação de um fator de transcrição prototípico, vamos examinar a principal via que leva à ativação de NF-κB, um fator de transcrição de relevância para tanto a imunidade inata quanto para a adaptativa.

Visão geral da transdução de sinal 

Os receptores que iniciam respostas de sinalização geralmente são proteínas estruturais presentes na membrana plasmática, onde os seus domínios extracelulares solúveis reconhecem os ligantes secretados ou estruturas que estão ligadas à membrana plasmática de uma célula ou células vizinhas. Outra categoria de receptores, os receptores nucleares, são fatores de transcrição intracelulares que são ativados pelos ligantes lipossolúveis que podem atravessar a membrana plasmática. 

A iniciação da sinalização de um receptor da superfície da célula pode necessitar do agrupamento das proteínas do receptor induzido pelo ligante, chamada de ligação cruzada, ou pode envolver uma alteração conformacional do receptor induzida pela sua associação ao ligante. Ambos os mecanismos de iniciação dos sinais tipicamente resultam na criação de uma nova forma geométrica na porção citossólica do receptor que promove as interações com outras moléculas de sinalização.

Um evento comum na fase inicial da transdução de sinal é a adição enzimática de um resíduo de fosfato sobre uma cadeia tirosina, serina ou treonina na porção citossólica do receptor ou de uma proteína adaptadora. As enzimas que adicionam grupos fosfato nas cadeias laterais de aminoácidos são chamadas de proteínas quinases. Muitos dos eventos iniciais da sinalização dos linfócitos dependem de proteínas quinases que fosforilam resíduos de tirosina específicos, estas enzimas são chamadas, por esta razão, de proteínas tirosinoquinases. Outras proteínas quinases que estão envolvidas na sinalização de vias distintas são as serina/treonina quinases, que fosforilam os resíduos serina ou treonina. Algumas enzimas ativadas posteriormente na sinalização de receptores de fosforilam substratos lipídicos; elas são, portanto, conhecidas como quinases lipídicas. Para cada tipo de evento da fosforilação, existe também uma fosfatase específica, uma enzima que pode remover o resíduo de fosfato e, assim, modular a sinalização. Estas fosfatases têm uma participação importante, geralmente inibitória, na transdução de sinal.

A fosforilação de proteínas não é a única modificação pós--translacional que leva à transdução de sinal. Muitas outras modificações podem facilitar os acontecimentos da sinalização. Um tipo de modificação que vamos descrever mais adiante neste capítulo é a adição covalente de moléculas de ubiquitina que tanto têm como alvo as proteínas para a degradação ou direcionam a transdução de sinal em muitas células, incluindo os linfócitos. Muitas moléculas importantes na sinalização de proteínas são modificadas pela adição de lipídios que podem ajudar a localizar essas proteínas para uma região especializada da membrana plasmática para que elas interajam de forma eficiente com outras moléculas de sinalização que também são direcionadas para essa membrana de microdomínio. Alguns fatores de transcrição são funcionalmente modificados por acetilação, e as porções N-terminais de histonas podem ser acetiladas e metiladas a fim de modular a expressão do gene, a replicação do DNA, e os eventos de recombinação do DNA.  

Os receptores celulares são agrupados em várias categorias com base nos mecanismos de sinalização que usam e as vias bioquímicas intracelulares que eles ativam (Fig. 7-2):

FIGURA 7-2 Principais categorias de receptores de sinalização no sistema imunológico. 

Aqui estão descritos um receptor que usa uma tirosinoquinase não receptora, uma tirosinoquinase receptora, um receptor nuclear que se liga ao seu ligante e em seguida pode influenciar a transcrição, um receptor transmembranar de sete alças acoplado à proteína G (GPCR), e Notch, que reconhece um ligante numa célula distinta e é clivado, obtendo-se um fragmento intracelular (IC Notch) que pode entrar no núcleo e influenciar a transcrição de genes-alvo específicos.  

• Os receptores que utilizam as tirosinas quinases não receptoras. Nesta categoria de receptores de membrana, as caudas citoplasmáticas dos polipeptídios de ligação não têm atividade intrínseca catalítica, mas uma tirosinoquinase intracelular separada, conhecida como um não receptor de tirosinoquinase, participa da ativação do receptor por fosforilação de componentes específicos no receptor ou em outras proteínas associadas ao receptor (Fig. 7-1). A família de receptores chamados receptores imunológicos, alguns dos quais reconhecem antígenos enquanto outros reconhecem as porções Fc de anticorpos, usam tirosinoquinases não receptoras para iniciar a sinalização. Além da família de receptores imunes, alguns receptores de citocinas, discutidos mais adiante neste capítulo, utilizam tirosinoquinases não receptoras. As integrinas, receptores de adesão essenciais ao sistema imunológico, também sinalizam através da ativação de tirosinoquinases não receptoras. 

• Os receptores de tirosinoquinase (RTKs) são proteínas integrais de membrana que ativam um domínio (ou domínios) tirosinoquinase intrínseco localizados na cauda citoplasmática dos receptores quando formam ligações cruzadas com ligantes extracelulares polivalentes. Um exemplo de um RTK relevante para a formação de células de sangue é a proteína de c-kit. Outros exemplos de RTKs incluem o receptor da insulina, o receptor do fator de crescimento epidérmico e o receptor do fator de crescimento derivado de plaquetas. 
• Os receptores nucleares. Estes receptores estão normalmente localizados ou migram para o núcleo, onde eles funcionam como fatores de transcrição. A ligação de um ligante lipossolúvel ao seu receptor nuclear resulta na capacidade deste último para induzir a transcrição ou para reprimir a expressão do gene. Os receptores hormonais nucleares, tais como o receptor de vitamina D e os receptores de glicocorticoides, podem influenciar os acontecimentos que vão desde o desenvolvimento do sistema imunológico para a modulação do gene da expressão de citocinas. 

• Os receptores acoplados à proteína G (GPCRs) são receptores que funcionam através da ativação de proteínas ligadas ao GTP (proteínas G). Eles são polipeptídios que atravessam a membrana plasmática sete vezes, motivo pelo qual são chamados muitas vezes de receptores serpentina. A mudança conformacional induzida pela ligação do ligante para este tipo de receptor permite a ativação de uma proteína G heterotrimérica associada através da troca do GDP ligado pelo GTP. A proteína G ativada inicia os eventos de sinalização subsequentes. Exemplos desta categoria de receptores que são relevantes à imunidade e inflamação incluem os receptores para leucotrienos, as prostaglandinas, a histamina, fragmentos de C3a e C5a do complemento, os peptídios de formil bacterianos e todas as quimiocinas (Capítulo 3). Diferentes tipos de proteínas G ligadas à GPCRs distintas podem ativar ou levar à inibição de diferentes efetores subsequentes. Duas das principais enzimas que ativam os GPCRs são a adenilato ciclase, que converte o ATP na molécula efetora AMPc, capaz de ativar numerosas respostas celulares, e a fosfolipase C, o que também desencadeia múltiplos sinais, como será discutido mais adiante. 
• Outras classes de receptores. Outras categorias de receptores têm sido há muito tempo conhecidas como importantes no desenvolvimento embrionário e em certos tecidos maduros e as suas funções no sistema imunológico começaram a surgir mais recentemente. As proteínas receptoras da família Notch estão envolvidas no desenvolvimento de uma grande variedade de espécies. A associação específica de ligantes com receptores desta família leva à clivagem proteolítica do receptor e à translocação nuclear do domínio citoplasmático clivado (Notch intracelular), que funciona como um componente de um complexo de transcrição. As proteínas Notch contribuem para a determinação do destino celular durante o desenvolvimento de linfócitos (Cap. 8) e também pode influenciar a ativação de linfócitos maduros. Um grupo de ligantes denominados de proteínas Wnt pode influenciar a linfopoiese. A sinalização através de receptores transmembranares para essas proteínas pode regular os níveis de β-catenina, o que facilita a atividade de transcrição de proteínas que contribuem para o desenvolvimento das células B e T, como discutido no Capítulo 8. Vários outros receptores e vias de sinalização descobertos pela primeira vez em populações de células não imunológicas estão começando agora a ser estudados no contexto da biologia dos linfócitos. Não vamos tentar descrever detalhadamente todas estas vias neste capítulo.

Sinalização Modular de Proteínas e Adaptadores 

As moléculas de sinalização são muitas vezes compostas por módulos distintos, cada uma com uma função específica de ligação ou catálise. A descoberta da fosforilação da tirosina representa um grande avanço no estudo das vias de sinalização celular. Posteriormente, foi descoberto que a sequência de aminoácidos específica ao redor dos resíduos de tirosina fosforilada contribui para a interação de proteínas tirosina fosforiladas com outras moléculas de sinalização. O estudo de tirosinoquinases não receptoras mostrou que moléculas de sinalização contêm diferentes módulos ou domínios e cada um tem funções diferentes. O homólogo celular da proteína transformante do vírus do sarcoma de Rous, chamado c-Src, é o protótipo para uma família importante imunologicamente de tirosinoquinases não receptoras conhecidas como quinases da família Src. O c-Src contém domínios únicos, incluindo os domínios Src homologia 2 (SH2) e Src homologia 3 (SH3). Ele também contém um domínio catalítico de tirosinoquinase e um domínio lipídico N-terminal adicional que facilita a adição covalente de uma molécula de ácido mirístico para a proteína. O miristato auxilia a família de Src quinases a alcançar a membrana plasmática. As estruturas modulares de três famílias de tirosinoquinases que são importantes para o sistema imunológico estão representadas na Figura 7-3.

FIGURA 7-3 A estrutura modular de tirosinoquinases que influenciam a ativação de linfócitos.

 Os módulos incluem domínios SH2 que se ligam aos polipeptídios específicos contendo fosfotirosina, domínios SH3 que reconhecem trechos polipeptídicos ricos em prolina, domínios PH que reconhecem PIP3 ou outros lipídios derivados de fosfatidilinositol, e domínios de homologia Tec encontrados em tirosinoquinases da família Tec. As famílias de tirosinoquinase descritas são as quinases da família Src, que incluem c-Src, Lyn, Fyn e Lck; as quinases da família Syk, que incluem a Syk e ZAP-70; e as quinases da família Tec, que incluem Tec, Btk e Itk.  

Os domínios SH2 são compostos por cerca de 100 aminoácidos dobrados numa conformação em particular e eles se ligam aos peptídios contendo fosfotirosina em certas proteínas. Na sinalização do receptor de antígeno, as quinases da família Src fosforilam resíduos de tirosina presentes em tipos particulares na cauda citoplasmática de proteínas que fazem parte do complexo receptor (descrito mais tarde). Estes tipos fosfotirosina do complexo receptor do antígeno então funcionam como locais de ligação para os domínios SH2 presente em tirosinoquinases da família Syk, tais como a Syk e ZAP-70 (Fig. 7-3). O recrutamento de uma quinase da família de Syk para um receptor de antígenos por meio da interação de um domínio SH2-fosfotirosina específico é um passo fundamental na ativação do receptor antígeno. Os domínios SH3 possuem também cerca de 100 aminoácidos em comprimento e eles ajudam a mediar as interações proteína-proteína ligando-se a trechos ricos em prolina em certas proteínas. Outro tipo de domínio modular, denominado domínio homologia de plecstrina (PH), pode reconhecer fosfolipídios específicos. Os domínios PH em várias moléculas de sinalização, incluindo a família TEC tirosinoquinase Btk, reconhecem o fosfatidilinositol trifosfato (PIP3), um grupamento lipídico presente na camada interna da membrana plasmática.

As proteínas adaptadoras funcionam como centros moleculares que fisicamente ligam enzimas diferentes e promovem a montagem de complexos de moléculas sinalizadoras. As adaptadoras podem ser proteínas integrais de membrana, tais como LAT (ligante para a ativação das células T) (Fig. 7-4), ou podem ser proteínas citossólicas, tais como BLNK (ligante de célula B), SLP-76 (proteína de ligação com 76 kD contendo domínio SH2) e GADS (proteína relacionada com o adaptador de GRB-2 subsequente a Shc). Uma adaptadora típica pode conter alguns domínios específicos que medeiam as interações proteína-proteína, tais como SH2 e o domínio SH3, entre outros (existem muito mais tipos de domínios modulares não mencionados aqui). Adaptadores frequentemente contêm alguns trechos ricos em prolina que podem se ligar a outras proteínas que contêm os domínios SH3, e eles também frequentemente contêm resíduos de tirosina que podem ser fosforilados pelas tirosinoquinases e servem como locais de ligação para outras moléculas de sinalização. Os resíduos de aminoácidos que estão perto de uma porção de tirosina fosforilada determinam quais os domínios SH2 específicos podem ligar esse site. Por exemplo, uma tirosinoquinase iniciadora ou ascendente pode fosforilar um adaptador YxxM (onde Y representa a tirosina, M representa metionina, e x refere-se a qualquer aminoácido) numa proteína adaptadora, e isso pode permitir a ligação de um domínio SH2 no lipídio quinase fosfatidilinositol-3-quinase (PI3-quinase). Um trecho rico em prolina na mesma proteína adaptadora pode ligar-se um domínio SH3 específico em uma tirosinoquinase subjacente distinta. Assim, a fosforilação da tirosina do adaptador pode resultar em uma tirosina subjacente e a PI3-quinase próxima uma da outra, o que resulta na fosforilação e ativação da PI3-quinase. A transdução do sinal pode, portanto, ser visualizada como uma espécie de fenômeno de redes sociais. Um sinal de fosforilação inicial (tirosina, por exemplo) resulta em proteínas sendo trazidas próximas umas das outras para certos pontos (adaptadores), resultando na ativação de enzimas específicas que, eventualmente, influenciam na localização nuclear ou atividade específica de fatores de transcrição subjacentes ou induzem outros eventos celulares, tais como a polimerização da actina.

FIGURA 7-4 Adaptadores selecionados que participam da ativação de linfócitos. 

À esquerda, LAT, uma proteína integral de membrana que funciona como um adaptador e dois adaptadores citossólicos, GADS e SLP-76, são mostrados numa célula não T ativada. À direita, após a ativação das células T, LAT tem suas tirosinas fosforiladas e recruta a PLCγ (que se liga simultaneamente ao fosfolipídio da membrana PIP3) e o adaptador GADS, ambos contendo domínios SH2. Um aminoácido rico em prolina estendido em SLP-76 associa-se com um domínio SH3 de GADS, e SLP-76 com tirosinas fosforiladas recruta a Vav.

A família dos receptores imunológicos 

Os receptores imunológicos são uma única família de complexos receptores tipicamente composta de proteínas integrais da membrana da superfamília da imunoglobulina (Ig), que estão envolvidos no reconhecimento do ligante, associado a outras proteínas transmembranas de sinalização que possuem moléculas únicas contendo tirosina em suas caudas citoplasmáticas. Considerando que os componentes da sinalização são geralmente proteínas separadas daquelas envolvidas no reconhecimento do ligante, em alguns membros da família, o receptor é constituído por uma única cadeia em que o domínio extracelular está envolvido no reconhecimento do ligante e a cauda citoplasmática contém resíduos de tirosina que contribuem para a sinalização. As proteínas de sinalização da família de receptores imunológicos são frequentemente posicionadas próximas dos não receptores de tirosinoquinase da família de Src, que possuem âncoras de lipídios N-terminais, que as fixam à camada interna da membrana plasmática. 

Os tipos citoplasmáticos contendo tirosina na sinalização de proteínas da família de receptores imunológicos são geralmente um de dois tipos diferentes. ITAMs (grupos de ativação com base na tirosina do imunorreceptor) são encontrados nos receptores envolvidos na ativação de células e têm a sequência YxxL / I (x) 6-8YxxL / I, em que Y representa um resíduo de tirosina, L representa a leucina, I representa isoleucina, e x refere-se a qualquer aminoácido. Ambos os resíduos de tirosina nos grupos ITAM podem ser fosforilados por quinases da família Src quando os receptores imunológicos são ativados. Os ITAMs com tirosina fosforilada recrutam uma tirosinoquinase distinta da família Syk/ZAP-70, que possui os domínios SH2 em paralelo que se ligam a cada um dos dois grupos YxxL/I fosforilados de ITAM. A ligação da Syk (ou ZAP-70) a uma quinase ITAM provoca uma mudança conformacional que ativa a quinase, levando a eventos de sinalização adicionais que direcionam a ativação de células imunológicas. Alguns receptores imunes inibem respostas celulares e cadeias de sinalização nestes receptores podem conter um grupo tirosina um pouco diferente, que é chamado de ITIM (grupo de inibição com base na tirosina do imunorreceptor), que tem a sequência de consenso V/L/IxYxxL, onde o V refere-se a valina. ITIMs fosforilados recrutam fosfatases de tirosina ou lipídios de inositol, enzimas que removem os resíduos fosfato de fosfotirosina ou de determinados fosfatos lipídicos e, assim, neutralizam a ativação do receptor imunológico com base no ITAM.

Os membros da família de receptores imunológicos incluem os receptores de antígeno das células B e células T, o receptor de Fc de IgE específico em mastócitos e a ativação IgG específica e inibitória de receptores Fc das células da imunidade inata e linfócitos B (Fig. 7- 5). Estes receptores imunes formam complexos com ITAM contendo proteínas que estão envolvidas na transdução de sinal, incluindo as proteínas de cadeia ζ CD3 e proteínas do complexo receptor da célula T (TCR), e Igα Igβ associadas a moléculas de Ig de membrana, os receptores de antígenos de células B e componentes de diversos receptores Fc e do ativador do receptor NKG2D em células natural killer (NK) (Capítulo 4). Os receptores inibitórios, incluindo CD22, FcγRIIB, e vários receptores inibitórios das células NK, possuem ITIMs em seus domínios citoplasmáticos ou em proteínas associadas.

FIGURA 7-5 Membros selecionados da família dos receptores imunológicos. 

Quatro membros selecionados da família de receptores imunes estão representados. Tipicamente, receptores imunes que ativam células do sistema imunológico possuem cadeias polipeptídicas separadas para o reconhecimento e cadeias de polipeptídios associados que contêm ITAMs citossólicas. Exemplos aqui apresentados incluem o receptor de células B (BCR), o receptor de células T (TCR), e receptor de alta afinidade para IgE (FcεRI). Os receptores inibitórios no sistema imunológico têm normalmente motivos ITIM sobre a porção citossólica da mesma cadeia que utiliza o seu domínio extracelular por reconhecimento do ligante. O receptor inibitório mostrado, FcγRIIB, encontra-se em células B e células mieloides.

Características Gerais da Sinalização dos Receptores de Antígenos A sinalização subsequente de receptores de antígenos das células T e B está caracterizada por uma sequência semelhante de eventos, que consiste no seguinte. 

• O acoplamento do receptor tipicamente envolve o agrupamento de receptores por ligantes multivalentes e resulta na ativação de uma família Src quinase associada. A ligação do receptor de ligação também pode induzir o desdobramento da cauda citoplasmática de uma cadeia polipeptídica que faz parte do receptor. O evento do desdobramento (ou mudança conformacional) pode autorizar resíduos de tirosina previamente escondidos de um grupo ITAM citossólico para tornar-se disponível para a fosforilação por uma família de Src-quinase. 

• A família Src quinase fosforila tirosinas disponíveis nas ITAMs de proteínas de sinalização que fazem parte do complexo receptor. As duas tirosinas fosforiladas de um único ITAM são reconhecidas por uma tirosinoquinase da família Syk que possui domínios SH2 paralelos, cada qual capaz de realizar ligação com uma fosfotirosina ITAM. 

• O recrutamento da família Syk quinase para a ITAM fosforilada resulta na ativação dessa tirosinoquinase e a subsequente fosforilação de tirosina das proteínas adaptadoras e enzimas que ativam distintas vias de sinalização subsequentes do receptor imunológico.  

Esta sequência de acontecimentos é descrita em mais detalhes no contexto da sinalização do receptor de células T e B, posteriormente neste capítulo.

As alterações na força de sinalização do receptor TCR e de células B (BCR) de sinalização influenciam as respostas dos linfócitos durante o seu desenvolvimento e ativação. Em outras palavras, a presença de diferentes números de moléculas de sinalização ativadas induzidas por receptores para o antígeno ligado é interpretada de forma diferente pelos linfócitos. Por exemplo, durante a maturação de células T no timo, os sinais fracos emitidos pelo receptor de antígeno são necessários para a seleção positiva, o processo que preserva células úteis por correceptores de correspondência para as moléculas de MHC apropriadas e mudanças na intensidade do sinal podem determinar a seleção positiva do desenvolvimento de células T na linhagem CD4 ou CD8 (Cap. 8). Em contrapartida, os sinais fortes de receptores de antígeno durante a maturação de linfócitos podem contribuir para a morte por apoptose. A intensidade da sinalização de TCR e BCR também pode diferencialmente influenciar o tipo de resposta imunológica que é gerado por um determinado antígeno. 

A sinalização dos receptores de antígeno é aperfeiçoada e modulada por três mecanismos que são exclusivos para esta classe de receptores. 

• Utilização progressiva dos ITAMs. Uma das maneiras pelas quais as diferentes intensidades de saída do sinal podem ser geradas por receptores de antígenos é a fosforilação de diferentes números de tirosinas dos ITAMs após a ligação do receptor. O complexo TCR tem seis cadeias de sinalização e dez ITAMs, e um número crescente de ITAMs pode ser fosforilado com ligação do antígeno forte ou prolongado ao TCR. O número de ITAMs fosforiladas pode, por conseguinte, proporcionar uma interpretação citossólica da afinidade do antígeno que se liga ao TCR e a afinidade do antígeno pode, portanto, influenciar a natureza da resposta celular em diferentes fases de diferenciação e ativação. A BCR possui apenas dois ITAMs, mas devido a este número aumentar quando proteínas receptoras são reticuladas por antígenos multivalentes, o grau de reticulação por antígenos pode determinar o número de ITAMs que pode ser utilizado e, assim, gerar diferentes respostas a antígenos de diferentes afinidade e valência.  

• O aumento da ativação celular por correceptores. Um correceptor é uma proteína de sinalização transmembrana em um linfócito que pode facilitar a ativação de receptores de antígeno por simultaneamente se ligar ao mesmo complexo antigênico que é reconhecido pelo receptor de antígeno. O correceptor traz consigo as enzimas de sinalização ligadas à sua cauda citoplasmática e pode, assim, facilitar a fosforilação do ITAM e a ativação do receptor antígeno quando o antígeno é atraído para as proximidades do receptor de antígeno. Os correceptores em células T são as proteínas CD4 e CD8 que demarcam dois subconjuntos funcionalmente distintos. O receptor do complemento de tipo 2 (CR2 / CD21) é o correceptor em células B (Cap. 12). 

• A modulação da sinalização por receptores inibitórios. Os receptores inibitórios essenciais presentes nas células T incluem a CTLA-4 e PD-1, enquanto os sinais inibitórios importantes em células B são liberados através de receptores, tais como CD22 e FcγRIIB, entre outros. As funções destes inibidores são discutidas mais adiante neste capítulo.  

Além disso, os sinais dos receptores de antígeno podem, em algumas circunstâncias, cooperar com os sinais de proteínas chamadas receptores coestimuladores que agregam ainda um outro nível de controle para o processo de ativação dos linfócitos. Os receptores coestimuladores fornecem os chamados segundos sinais de linfócitos (o reconhecimento do antígeno fornece o primeiro sinal) e garantem que as respostas imunológicas sejam perfeitamente acionadas por agentes infecciosos e substâncias que mimetizam microrganismos, que são os agentes que induzem ou ativam os coestimuladores (Figs. 4- 18 e 9-3). Ao contrário de correceptores, os receptores coestimuladores não reconhecem componentes dos mesmos ligantes assim como receptores de antígenos; as sinalizações subsequentes de receptores coestimuladores são integradas com os sinais provenientes do receptor do antígeno e estes sinais cooperam para ativar completamente os linfócitos. O protótipo do receptor coestimulador é o CD28 nas células T, que é ativado pelas moléculas de coestimulação B7-1 (CD80) e B7-2 (CD86), induzida por ligantes em células apresentadoras de antígenos (APCs), como resultado de sua exposição a microrganismos (Capítulo 9). 

O complexo receptor de células t e a sinalização celular 

O TCR foi descoberto no início dos anos 1980, por volta do mesmo tempo que a estrutura do complexo maior de histocompatibilidade (MHC), moléculas relacionadas com peptídios, os ligantes de células T, estavam sendo definidos (Capítulo 6). Isso foi anos após o receptor de antígeno de célula B e os genes de Ig serem caracterizados. Os métodos utilizados para procurar as proteínas do TCR e os genes que as codificam baseavam-se no pressuposto de que seriam semelhantes às proteínas e genes Ig. Sabemos agora que TCRs são semelhantes aos anticorpos, mas há diferenças importantes entre estes dois tipos de receptores de antígenos (Tabela 7-1). Tabela 7-1 Propriedades dos Receptores de Antígenos nos Linfócitos: receptor de célula T e Imunoglobulinas 

Tabela 7-1 

Propriedades dos Receptores de Antígenos nos Linfócitos: receptor de célula T e Imunoglobulinas 

A Estrutura do Receptor de Antígeno das Células T Os receptores de antígeno das células T auxiliares restritas do MHC CD4 + e de linfócitos T CD8 + citotóxicos (CTL) são heterodímeros que consistem em duas cadeias polipeptídicas transmembranares, designadas TCR α e β, covalentemente ligadas umas às outras por uma ponte dissulfeto entre os resíduos extracelulares de cisteína (Fig. 7-6). Estas células T são chamadas de células T αβ. Um tipo menos comum de TCR é composto por cadeias TCR γ e δ, e as células nas quais são expressos são chamadas células T γδ. Cada cadeia TCR α e β consiste em uma porção N-terminal tipo Ig variável (V) de domínio, um domínio constante tipo Ig (C), uma região hidrofóbica transmembranar, e uma curta região citoplasmática. Assim, a porção extracelular do heterodímero TCR αβ é estruturalmente semelhante à de ligação ao fragmento de antígeno (Fab) de uma molécula de Ig, constituído pelas regiões V e C de uma cadeia leve e uma região V e uma região C de uma cadeia pesada (Capítulo 5). 

FIGURA 7-6 Estrutura do receptor de células T. 

O diagrama esquemático do TCR αβ (à esquerda) mostra os domínios de um TCR específico típico de um complexo peptídio-MHC. Aporção do TCR de ligação ao antígeno é formada pelos domínios Vβ e Vα. O diagrama de fita (direita) mostra a estrutura da porção extracelular de um TCR conforme revelado por cristalografia de raios-X. O segmento hipervariável que forma o peptídio-MHC local de ligação está no topo. (Modificado de Bjorkman PJ: MHC restriction in three dimensions: a view of T cell receptor/ligand interactions, Cell 89:167–170, 1997. Copyright © Cell Press.) 

As regiões V das cadeias de TCR α e β contêm trechos curtos de aminoácidos em que a variabilidade entre diferentes TCRs é concentrada, e estes formam as regiões hipervariáveis ou determinantes da complementaridade (CDRs). Três CDRs para a cadeia α e três regiões similares da cadeia β em conjunto formam a parte do TCR que reconhece especificamente os complexos peptídio-MHC (Fig. 7-7). O domínio de cadeia β V contém uma quarta região hipervariável que não parece participar do reconhecimento do antígeno, mas é o local de ligação para produtos microbianos chamados de superantígenos (Capítulo 15). Cada Cadeia de TCR, como as cadeias pesadas e leves das Ig, é codificada pelos segmentos de genes múltiplos que são unidos durante a maturação dos linfócitos T (Capítulo 8). 

FIGURA 7-7 Ligação de um TCR a um complexo peptídio-MHC. 

Os domínios V de um TCR são demonstrados interagindo com uma molécula de MHC classe I humano, HLA-A2, que apresenta um peptídio viral (em amarelo). Aé uma vista de frente e B é uma vista lateral da estrutura evidenciada em cristalografia de raios X do complexo trimolecular MHCpeptídio-TCR. (De Bjorkman PJ: MHC restriction in three dimensions: a view of T cell receptor/ligand interactions, Cell 89:167–170, 1997. Copyright © Cell Press.)

As regiões C de ambas as cadeias α e β continuam em regiões de articulação curtas, que contêm resíduos de cisteína que contribuem para uma ligação de dissulfeto que liga as duas cadeias. Cada dobradiça é seguida por uma parte hidrofóbica transmembrana, uma característica incomum de que é a presença de resíduos de aminoácidos carregados positivamente, incluindo um resíduo de lisina (na cadeia α) ou uma lisina e um resíduo de arginina (na cadeia β). Estes resíduos interagem com resíduos carregados negativamente presentes nas porções transmembrana de outros polipeptídios (as do complexo CD3 e ζ) que são parte do complexo TCR. Ambas as cadeias TCR α e β têm caudas citoplasmáticas carboxiterminais que possuem de 5 a 12 aminoácidos de comprimento. Como as Ig de membrana nas células B (ver mais adiante), estas regiões citoplasmáticas são muito pequenas para funções de transdução de sinais e moléculas associadas fisicamente ao TCR funcionam como transdutoras de sinal pelo complexo receptor de antígenos.  

As proteínas CD3 e ζ estão associadas de forma não covalente ao heterodímero TCR αβ para formar o complexo de TCR e quando o TCR reconhece o antígeno, estas proteínas associadas levam à transdução de sinais que resultam na ativação da célula T. Os componentes do complexo de TCR são ilustrados nas Figuras 7-8 e 7-9. As proteínas CD3 e a cadeia ζ são idênticas em todas as células T, independentemente da especificidade, o que é consistente com o seu papel na sinalização e não no reconhecimento do antígeno. As proteínas CD3 também são necessárias para a expressão de superfície do complexo receptor de células T completo. 

FIGURA7-8 Componentes do complexo TCR. 

O complexo de TCR de células T do MHC restrito consiste no TCR αβ não covalentemente ligado ao CD3 e a proteínas ζ. Aassociação destas proteínas umas com as outras é mediada por resíduos carregados nas suas regiões transmembranares (não mostrado). 

FIGURA 7-9 Pares de ligantes e receptores envolvidos na ativação das células T. 

A, as principais moléculas da superfície de células T CD4 + envolvidas na ativação dessas células (receptores) e as moléculas nas APCs (os ligantes) reconhecidos pelos receptores são mostradas. Células T CD8 + usam a maior parte das mesmas moléculas, com exceção de que o TCR reconhece os complexos do MHC d classe I e o correceptor é CD8, que reconhece o MHC de classe I. Os motivos de ativação à base de tirosina do imunorreceptor (ITAMs) são as regiões de proteínas de sinalização que são fosforiladas em resíduos de tirosina e tornam-se locais de ligação para outras moléculas de sinalização. CD3 é composto de três cadeias polipeptídicas, denominadas γ, δ, e , dispostas em dois pares (γ e δ ) como mostrado na Figura 7-8; aqui mostramos CD3 como três cadeias de proteínas. B, As propriedades importantes das maiores moléculas acessórias de células T, assim chamadas porque participam de respostas aos antígenos mas não são os receptores para o antígeno, estão resumidas. O CTLA-4 (CD152) é um receptor para as moléculas B7, que proporciona sinais inibitórios; o seu papel no desligamento das respostas de células T está descrito no Capítulo 9. APC, célula apresentadora de antígeno; ICAM-1, molécula de adesão intercelular 1; LFA-1, antígeno 1 associado à função leucocitária; MHC, complexo principal de histocompatibilidade; TCR, receptor de células T. 

As proteínas γ CD3, δ e são homólogas entre si. As regiões N-terminais extracelulares de γ, δ, e cadeias de CD3 cada uma contém um único domínio tipo Ig, e, por esta razão, estas três proteínas são membros da superfamília das Ig. Os segmentos transmembranares de todas as três cadeias CD3 contêm um resíduo de ácido aspártico negativamente carregado que se liga a resíduos carregados positivamente nos domínios transmembranares das cadeias α e β do TCR. Cada complexo TCR contém um TCR αβ heterodímero associado a um heterodímero γ CD3, um heterodímero CD3 δ , e um homodímero ζ ligado por pontes dissulfeto.

Os domínios citoplásmicos das proteínas γ CD3, δ e variam de 44-81 resíduos de aminoácidos de comprimento e cada um destes domínios contém um ITAM. A cadeia ζ tem uma pequena região extracelular de nove aminoácidos, uma região transmembranar contendo um resíduo de ácido aspártico carregado negativamente (semelhante às cadeias CD3), e uma longa região citoplasmática (113 aminoácidos) que contém três ITAMs. Ele é expresso normalmente como um homodímero. A cadeia ζ também está associada à sinalização de receptores em outros linfócitos que não as células T, tais como o receptor de Fcγ (FcγRIII) de células NK. 

Iniciação dos Sinais pelo Receptor de Células T 

A ligação do TCR aos complexos MHC-peptídio resulta no agrupamento dos correceptores com o receptor de antígeno e a fosforilação de resíduos de tirosina de ITAM. A fosforilação de tirosinas ITAM inicia a transdução de sinal e a ativação de tirosinoquinases subsequentes, que por sua vez fosforila resíduos de tirosina em outras proteínas adaptadoras. Os passos subsequentes na transdução de sinal são gerados pelo recrutamento específico de enzimas-chave que iniciam diferentes vias de sinalização cada uma.  

Pensa-se que o TCR, tal como outros receptores imunológicos, é ativado quando várias moléculas receptoras são trazidas juntas por ligação a epítopos antigênicos adjacentes. No entanto, a ligação cruzada do TCR é um desafio, porque a indução do agrupamento do receptor exigiria uma densidade elevada de complexos de MHC-peptídio idênticos em APCs, e APCs geralmente expressam muito poucas moléculas de MHC contendo o mesmo peptídio, talvez de apenas 100 por célula, que podem ser reconhecidos por um determinado TCR (Capítulo 6). Como, então, é a sinalização iniciada pelo TCR? O reconhecimento de complexos MHC-peptídio podem induzir uma alteração conformacional no TCR, fazendo com que os ITAMs associados aos CD3 ou cadeias ζ ligadas disponíveis para a fosforilação da tirosina por quinases da família Src. Os correceptores de CD4 e CD8 (descritos a seguir) facilitam muito o processo de ativação, trazendo Lck (que é vagamente associado à cauda de proteínas correceptoras) perto do CD3 e ζ ITAMs. O mecanismo real de iniciação da sinalização continua a ser determinado de maneira conclusiva. Eventualmente, uma interface estável é formada entre a célula T e a APC, conhecida como a sinapse imunológica (discutida mais adiante).

O papel dos Correceptores CD4 e CD8 na Ativação das Células T 

CD4 e CD8 são os correceptores de células T que se ligam às regiões não polimórficas das moléculas de MHC e facilitam a sinalização pelo complexo TCR durante a ativação das células T (Fig. 7-9). Estas proteínas são chamadas de correceptores porque se ligam a moléculas de MHC e, portanto, reconhecem uma parte do mesmo ligante (complexos de peptídio-MHC) que interagem com o TCR. As células T αβ maduras expressam tanto CD4 ou CD8, mas não ambos. CD8 e CD4 interagem com as moléculas do MHC de classe I e classe II, respectivamente, e são responsáveis pela classe I ou de classe II do MHC de restrição destes subconjuntos de células T (Fig. 7-9 e Capítulo 6).

O CD4 e o CD8 são glicoproteínas transmembranares membros da superfamília das Ig (Fig. 7-10). CD4 é expresso como um monómero na superfície das células T periféricas e timócitos e também está presente em níveis mais baixos em fagócitos mononucleares e algumas células dendríticas. O vírus da imunodeficiência humana (HIV) utiliza um receptor de CD4 para ganhar a entrada nos linfócitos T e em outras células do sistema imunológico que expressam a molécula. O CD4 possui quatro domínios extracelulares tipo Ig, uma região hidrofóbica transmembranar e uma cauda citoplasmática altamente básica com 38 aminoácidos de comprimento. Os dois domínios N-terminais tipo das Ig da proteína CD4 ligam-se aos domínios α2 e β2 não polimórficos do MHC de classe II. 

FIGURA 7-10 Visão esquemática da estrutura dos correceptores CD4 e CD8. 

Aproteína CD4 é um monômero integral da membrana que consiste em quatro domínios de Ig extracelulares, um domínio transmembranar e uma cauda citoplasmática. Aproteína CD8 é um heterodímero integral da membrana ligada por dissulfeto αβ ou um homodímero ligado por dissulfeto αα (não mostrada). Cada cadeia tem um único domínio de Ig extracelular. As porções citoplasmáticas de CD4 e CD8 podem associar-se com Lck (não mostrado).

A maioria das moléculas de CD8 existe como heterodímeros com ligações dissulfeto compostas de duas cadeias relacionados chamado CD8α e CD8β (Fig. 7-10). Tanto a cadeia α quanto a cadeia β possuem um único domínio extracelular de Ig, uma região transmembranar hidrofóbica e uma cauda citoplasmática altamente básica de cerca de 25 aminoácidos de comprimento. O domínio Ig de CD8 liga-se sobretudo ao domínio α3 não polimórfico de moléculas do MHC de classe I e também interage com porções do domínio α2 e com β2 microglobulina. Algumas células T ativadas e de memória expressam homodímeros CD8 αα, e esta forma diferente pode ter uma atividade inibidora em vez de ativar funções, presumivelmente porque ele é excluído dos microdomínios de sinalização chamados rafts lipídicos. Estes homodímeros também estão presentes em um subconjunto de células dendríticas murinas (Capítulo 6).  

As caudas citoplasmáticas de ambas as células CD4 e CD8 se ligam à quinase Lck da família Src. A capacidade de os domínios extracelulares destes correceptores ligarem-se às moléculas de MHC auxilia essas proteínas a serem desenhadas próximas ao TCR que tem contato com o mesmo complexo MHC-peptídio na APC. Como resultado, na face citossólica da membrana, Lck é apresentado em estreita proximidade com os ITAMs em CD3 e em proteínas ζ e fosforila os resíduos de tirosina nesses ITAMs, facilitando assim o subsequente recrutamento e ativação da tirosinoquinase ZAP-70. 

A Ativação de Tirosinoquinases e Lipídio Quinases Durante a Ativação das Células T 

A fosforilação de proteínas e lipídios tem um papel central na transdução de sinais a partir do complexo de TCR e correceptores. Mesmo antes da ativação TCR há alguma fosforilação basal da tirosina de ITAM e algum recrutamento de ZAP-70, descrita a seguir, para estas ITAMs fosforiladas. Em poucos segundos após a ligação do TCR, o Lck é trazido para perto dos resíduos de tirosina no interior das ITAMs do CD3 e cadeias ζ, que são, portanto, mais extensivamente fosforiladas (Fig. 7-11). Além da Lck associada ao correceptor, a outra quinase da família Src encontrada em associação física ao complexo de TCR é Fyn associada ao CD3, que pode contribuir para a fosforilação basal da tirosina de ITAM. Camundongos knockout deficientes em Lck apresentam alguns defeitos na sinalização de TCR e no desenvolvimento de células T e camundongos duplamente knockout, deficientes tanto em Lck quanto em Fyn têm defeitos ainda mais graves. 

FIGURA 7-11 Eventos iniciais da fosforilação da tirosina durante a ativação de células T. 

Com o reconhecimento do antígeno, há agrupamento de complexos de TCR com os correceptores (CD4, neste caso). ALck associada ao CD4 torna-se ativa e fosforila as tirosinas nos ITAMs de CD3 e cadeias ζ (A). AZAP-70 liga-se às cadeias de fosfotirosinas ζ e ela própria é fosforilada e ativada. (Ailustração mostra a ligação de uma molécula ZAP-70 a duas fosfotirosinas de um ITAM na cadeia ζ, mas é provável que a iniciação de uma resposta das células T necessite da montagem de múltiplas moléculas ZAP-70 em cada cadeia ζ.) AZAP-70 ativa em seguida fosforila tirosina em várias moléculas adaptadoras, tais como LAT (B). Os adaptadores tornam-se locais de ancoragem para as enzimas celulares, tais como PLCγ1 e fatores de taxas que ativam Ras e outras proteínas G pequenas subsequentes às MAP quinases (C), e essas enzimas ativam diversas respostas celulares.

Os ITAMs com tirosinas fosforiladas na cadeia ζ são locais de ligação para a tirosinoquinase da família Syk chamada ZAP-70 (proteína associada a ζ de 70 kD). ZAP- 70 contém dois domínios SH2 que podem se ligar às fosfotirosinas das ITAM. Conforme discutido anteriormente, cada ITAM tem dois resíduos de tirosina, e ambos devem ser fosforilados para proporcionar um local de ancoragem para uma molécula de ZAP-70. A ZAP-70 acoplada torna-se um substrato para a Lck adjacente após o reconhecimento do antígeno por TCR, e Lck fosforila resíduos específicos de tirosina de ZAP-70. Como resultado, a ZAP-70 adquire a sua atividade de tirosinoquinase e, em seguida, é capaz de fosforilar um número de outras moléculas de sinalização citoplasmática. Um limiar crítico de atividade de ZAP-70 pode ser necessário antes que ocorram eventos de sinalização subsequentes, e este limite é alcançado pelo recrutamento de múltiplas moléculas de ZAP-70 para os ITAMs fosforilados nas cadeias ζ e nas caudas do CD3.

Outra via de sinalização nas células T envolve a ativação da PI3-quinase, que fosforila o lipídio inositol específico associado à membrana (Fig. 7-12). Esta enzima é recrutada para o complexo TCR e associada a proteínas adaptadoras e gera fosfatidilinositol trifosfato (PIP3) a partir do fosfatidilinositol bifosfato (PIP2), que está localizado na camada interna da membrana plasmática. Certas proteínas de sinalização no citosol possuem domínios PH especializados que têm uma afinidade para PIP3, e, como resultado, proteínas contendo o domínio PH podem ligar-se no interior da membrana celular apenas quando PIP3 é gerado. Exemplos de domínios PH contendo proteínas incluem proteínas tirosinoquinases, tais como Itk em células T e Btk em células B. Outra quinase importante dependente de PIP3 é a PDK1, necessária para a fosforilação e ativação de uma importante quinase subsequente chamada Akt. A Akt ativada fosforila alvos cruciais e contribui para a sobrevivência da célula de diversas maneiras, incluindo a inativação de membros pró-apoptóticos da família Bcl-2.

FIGURA 7-12 Função da PI3-quinase em respostas de células T. 

O PIP3 da membrana, gerado por PI3-quinase (PI3K), ativa a PDK1, que fosforila e ativa a quinase Akt, que por sua vez fosforila alvos subsequentes que estão envolvidos na sobrevivência celular.  

Recrutamento e Modificação de Proteínas Adaptadoras A ZAP-70 Ativada fosforila várias proteínas adaptadoras que são capazes de se ligar a moléculas de sinalização (Fig. 7-11). Um evento inicial essencial na ativação de células T é a fosforilação dos resíduos de tirosina de proteínas adaptadoras mediada pela ZAP-70, tais como SLP-76 e LAT. A LAT fosforilada liga-se diretamente a PLCγ1, uma enzimachave na ativação de células T (discutido mais adiante) e coordena o recrutamento de várias outras proteínas adaptadoras, incluindo SLP-76, GADS, e GRB-2, para o conjunto de TCR e proteínas associadas ao TCR, por vezes chamado de sinalossomo. Assim, a LAT serve para trazer uma variedade de componentes subsequentes das vias de sinalização do TCR, para perto de seus ativadores. Como a função de muitos desses adaptadores depende da fosforilação da tirosina pela ZAP-70 ativada, apenas o reconhecimento do antígeno (o estímulo fisiológico para ativação da ZAP-70) aciona as vias de transdução de sinal que levam às respostas funcionais de células T.

 Formação da Sinapse Imunológica Quando o complexo de TCR reconhece peptídios associados ao MHC em uma APC, várias proteínas da superfície das células T e moléculas sinalizadoras intracelulares são rapidamente mobilizados para o local de contato entre as células T e as APC (Fig. 7-13). Esta região de contato físico entre a célula T e a APC forma uma estrutura semelhante a um olho de boi, que é chamada de sinapse imunológica ou grupo de ativação supramolecular (SMAC). As moléculas da célula T que são rapidamente mobilizadas para o centro da sinapse incluem o complexo de TCR (TCR, CD3, e cadeias ζ), correceptores de CD4 ou CD8, os receptores de coestimuladores (tal como CD28), enzimas, tais como a PKC-θ, e proteínas adaptadoras que se associam às caudas citoplasmáticas dos receptores transmembranares. Nesta região da sinapse, chamada de c-SMAC (para o grupo de ativação supramolecular central), a distância entre a membrana plasmática da célula T e a APC é cerca de 15 nm. As integrinas permanecem na periferia da sinapse, onde funcionará para estabilizar a ligação de células T para a APC, formando a porção periférica da SMAC chamada de p-SMAC. Nesta parte exterior da sinapse, as duas membranas estão a cerca de 40 nm de distância. Muitas moléculas de sinalização encontradas nas sinapses estão inicialmente localizadas em regiões da membrana plasmática que tem um teor de lipídios diferente a partir do resto da membrana celular e são chamadas de rafts lipídicas ou microdomínios ricos em glicolipídios. O TCR e a sinalização de receptores coestimuladores têm início nestas rafts, e a sinalização inicia os rearranjos do citoesqueleto que permitem que os rafts aglutinem e formem a sinapse imunológica.

FIGURA 7-13 Sinapse imunológica.

 A, Esta figura mostra duas visões da sinapse imunológica em um complexo de células T-APC (mostrado como uma imagem de Nomarski no painel c). Talina, uma proteína que se associa à cauda citoplasmática da integrina LFA-1, foi revelada por um anticorpo marcado com um marcador fluorescente verde, e PKC-θ, que se associa ao complexo de TCR, foi visualizado por anticorpos conjugados com um marcador fluorescente vermelho. Em painéis a e b, um corte óptico bidimensional do local de contato das células ao longo do eixo xy é mostrado, revelando a localização central da PKC-θ e a posição periférica da talina, ambas na célula T. Os painéis d a f fornecem uma visualização tridimensional de toda a região de contato célula-célula ao longo do eixo x-z. Note-se, novamente a localização central da PKC-θ e a acumulação da talina periférica. B, uma visão esquemática da sinapse, mostrando a talina e LFA-1 na p-SMAC (verde) e PKC-θ e TCR no cSMAC (vermelho). (A, Reproduzido com permissão de Macmillan Publishers Ltd. de Monks CRF, Freiburg BA, Kupfer H, Sciaky N, Kupfer A: Three dimensional segregation of supramolecular activation clusters in T cells, Nature 395:82–86. Copyright © 1998.)

As sinapses imunológicas podem desempenhar algumas funções durante e após a ativação das células T. 

 • A sinapse forma um contato estável entre as células T específicas a um antígeno e uma APC exibindo aquele antígeno e torna-se o local para a montagem da maquinaria de sinalização da célula T, incluindo o complexo de TCR, correceptores, receptores de coestimulação e adaptadores. Embora a transdução de sinal via TCR seja claramente iniciada antes da formação da sinapse e seja necessária para a formação da sinapse, a própria sinapse imunológica pode fornecer uma interface única para a ativação do TCR. A ativação de células T precisa superar os problemas de uma afinidade geralmente baixa entre os TCR e os ligantes peptídio-MHC e a presença de poucas moléculas de MHC que apresentam qualquer um peptídio em uma APC. A sinapse representa um local no qual o acoplamento repetido dos TCRs pode ser sustentado por essa pequena quantidade de complexos peptídio-MHC sobre a APC, assim facilitando a sinalização de células T prolongada e eficaz.

• A sinapse pode garantir a entrega específica de grânulos secretores contendo citocinas de uma célula T para as APCs ou alvos que estão em contato com a célula T. A entrega vetorial de grânulos secretórios contendo perforina e granzimas de CTLs às célulasalvo tem sido demonstrada na ocorrência da sinapse (Capítulo 11). Da mesma forma, as interações de CD40L-CD40 são facilitadas pela acumulação destas moléculas nas interfaces da sinapse imunológica da célula T e das APC. Algumas citocinas também são secretadas de um modo direcionado para a fenda sináptica, a partir de onde são preferencialmente entregues à célula que está apresentando o antígeno para o linfócito T.  

• A sinapse pode ser também um local importante para o turnover das moléculas de sinalização, principalmente pela monoubiquitinação e entrega para endossomos e lisossomos tardios. Esta degradação de proteínas de sinalização pode contribuir para o término da ativação de células T e é discutida mais adiante. 

Vias de Sinalização de MAP Quinase em Linfócitos T

 As pequenas proteínas de ligação ao nucleotídeo guanina (proteínas G) ativadas pelo reconhecimento antígeno estimulam pelo menos três proteínas ativadas por mitógenos (MAP) quinases diferentes, que por sua vez ativam fatores de transcrição distintos. As proteínas G estão envolvidas em diversas respostas de ativação em diferentes tipos de células. Dois importantes membros desta família ativados após o TCR são Ras e Rac. Cada um ativa um componente diferente ou um conjunto de fatores de transcrição, e juntos eles medeiam muitas respostas celulares de células T. 

 • A via de Ras é acionada em células T após a ligação do TCR, levando à ativação da quinase ativada por receptor extracelular (ERK), um membro importante da família MAP quinase, e, eventualmente, para a ativação de fatores de transcrição subsequentes Ras é fracamente ligada à membrana plasmática através de lipídios acoplados covalentemente. Na sua forma inativa, o local de ligação do nucleotídeo guanina de Ras é ocupado por difosfato de guanosina (GDP). Quando o GDP ligado é substituído pelo trifosfato de guanosina (GTP), Ras sofre uma mudança conformacional e pode, então, recrutar ou ativar várias enzimas celulares, das quais a mais importante é c-Raf. A ativação de Ras pela troca de GDP por GTP é vista em resposta ao acoplamento de muitos tipos de receptores em várias populações de células, incluindo o complexo de TCR em células T. As proteínas Ras mutadas que são constitutivamente ativas (ou seja, assumem constantemente a conformação ligada a GTP) estão associadas à transformação neoplásica de muitos tipos de células. As proteínas Ras não mutantes são GTPases ativas que convertem o GTP ligado a Ras em GDP, assim a Ras retorna ao seu estado normal, inativo. 

O mecanismo de ativação da Ras nas células T envolve as proteínas adaptadoras LAT e Grb-2 (Fig. 7-14). Quando LAT é fosforilada por ZAP-70 no local do grupo de TCR, ela serve como local de acoplamento para o domínio SH2 de Grb-2. Uma vez ligado ao LAT, GRB-2 recruta os fatores de troca de GDP para GTP na Ras, chamado de SOS (assim denominado porque que é o homólogo dos mamíferos de uma proteína de Drosophila chamada “son of Sevenless”) para a membrana plasmática. O SOS catalisa a troca de GTP para GDP em Ras. Isso gera a forma ligada a GTP de Ras (escrito como Ras·GTP), que em seguida, ativa uma cascata MAP quinase de três quinases. A Ras·GTP ativa diretamente a uma quinase chamada Raf, a primeira quinase nesta cascata. Raf fosforila e depois ativa uma quinase de dupla especificidade chamada de MEK-1, que por sua vez, fosforila a terceira quinase na cascata, chamada de ERK, em resíduos treonina e tirosina situadas próximas uma da outra. A ERK é uma MAP quinase e MEK- 1 é chamada de MAP quinase-quinase (uma quinase que ativa uma MAP quinase). A ERK ativada transloca-se para o núcleo e fosforila uma proteína chamada Elk, e a Elk fosforilada estimula a transcrição de c-Fos, um componente do fator de transcrição da proteína 1 de ativação (AP-1).

Fonte: Livro Imunologia Celular e Molecular - 8ª Ed.

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas

FIGURA 7-14 Via Ras-MAP quinase na ativação de células T. 

AZAP-70, que é ativada pelo reconhecimento de antígeno, fosforila as proteínas adaptadoras associadas a membrana (tal como LAT), que se ligam em seguida a outro adaptador, Grb-2, o qual proporciona um local de acoplamento para o elemento de troca de GTP/GDP SOS. O SOS converte a Ras·GDPpara Ras·GTP. O Ras·GTP ativa uma cascata de enzimas, que culmina com a ativação da MAP quinase ERK. Uma via dependente de Rac em paralelo gera outra MAP quinase ativa, a JNK (não mostrado). 

• Em paralelo com a ativação de Ras através de recrutamento de GRB-2 e SOS, os adaptadores fosforilados pelas quinases associadas a TCR também recrutam e ativam uma proteína que troca GTP/GDP chamada de Vav que atua em outra proteína de ligação pequena do nucleotídeo guanina chamada Rac (Fig. 7-14). O Rac·GTP que é gerado inicia uma cascata da MAP quinase paralela, resultando na ativação de uma MAP quinase distinta chamada quinase N-terminal c-Jun (JNK). A JNK é às vezes chamada de proteína quinase ativada por estresse (SAP), porque em muitas células é ativada por várias formas de estímulos nocivos. JNK ativado então fosforila c-Jun, a segunda componente fator de transcrição da proteína 1. Um terceiro membro da família MAP quinase, para além de ERK e JNK, é o p38, que também é ativado por Rac·GTP e por sua vez ativa a transcrição vários fatores. A Rac·GTP também induz a reorganização do citoesqueleto e pode desempenhar um papel no agrupamento dos complexos TCR de correceptores e outras moléculas de sinalização na sinapse.

As atividades da ERK e JNK, eventualmente, são desligadas pela ação de dupla especificidade das fosfatases proteicas tirosina/treonina. Essas fosfatases são induzidas ou ativadas pelas próprias ERK e JNK, proporcionando um mecanismo de feedback negativo para finalizar a ativação das células T.

Vias de Sinalização Mediadas por Cálcio e de PKC em Linfócitos T 

A sinalização TCR leva à ativação da isoforma de γ1 da enzima fosfolipase C (PLCγ1), e os produtos da hidrólise dos lipídios da membrana mediada PLCγ1 ativam enzimas que induzem fatores de transcrição específicos em células T (Fig. 7-15). A PLCγ1, uma enzima citossólica específica para fosfolipídios de inositol, é recrutada para a membrana plasmática por tirosinas fosforiladas do LAT em poucos minutos de ligação do ligante com o TCR. Aqui, a enzima é fosforilada por ZAP-70 e por outras quinases, tais como a quinase da família Tec chamada de Itk. A PLCγ1 fosforilada catalisa a hidrólise do fosfolipídio da membrana plasmática fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PIP2), gerando dois produtos de degradação, o açúcar solúvel trifosfato de inositol 1,4,5-trifosfato (IP3), e o diacilglicerol ligado à membrana (DAG). O IP3 e o DAG em seguida, vão ativar duas distintas vias de sinalização subsequentes em células T. 

FIGURA 7-15 Sinalização de células T subsequentes à PLCγ1. 

A, Aproteína adaptadora LAT que é fosforilada na ativação da célula T se liga à enzima PLCγ1 citossólica, que é fosforilada e ativada pela ZAP-70 e outras quinases, tais como o Itk, APLCγ1 ativa hidrolisa o PIP2 da membrana para gerar IP3, que estimula um aumento do cálcio citossólico, e do DAG, que ativa a enzima PKC. B, IP3 causa depleção de cálcio do retículo endoplasmático, que é detectada por STIM1. APKC induz numerosas respostas celulares. C, STIM1 induz a abertura do canal CRAC que facilita a entrada de cálcio extracelular para o citosol. Orai é um componente do canal CRAC. O aumento do cálcio citossólico em conjunto com a PKC ativa diversos fatores de transcrição, que conduzem a respostas celulares.

O IP3 produz um rápido aumento de cálcio citossólico livre dentro de minutos após a ativação das células T. O IP3 difunde-se através do citossol para o retículo endoplasmático, onde se liga ao seu receptor, um canal de cálcio dependente de ligante e estimula a liberação das reservas de cálcio sequestrado pela membrana. O cálcio liberado provoca um rápido aumento (durante alguns minutos) da concentração do íon de cálcio livre citossólico, a partir de um nível de repouso de cerca de 100 nM a um pico entre 600 e 1000 nM. O esgotamento de cálcio do retículo endoplasmático é detectado por uma proteína de membrana do retículo endoplasmático chamada STIM1, que ativa um canal iônico da membrana plasmática denominado CRAC (canal de cálcio ativado pela liberação de cálcio). O resultado é um influxo de cálcio extracelular, que sustenta os níveis citossólicos de cerca de 300 a 400 nm por mais de 1 hora. O componente-chave do canal CRAC é uma proteína chamada Orai; mutações no gene que codifica esta proteína são a causa de uma doença humana rara de imunodeficiência. O cálcio livre no citosol atua como uma molécula de sinalização pela ligação de uma proteína reguladora ubíqua dependente de cálcio chamada de calmodulina. Os complexos cálcio-calmodulina ativam várias enzimas, incluindo uma proteína fosfatase serina/treonina chamada de calcineurina que é importante para a ativação do fator de transcrição, como será discutido mais adiante. 

 O diacilglicerol (DAG), o segundo produto de decomposição de PIP2, é um lipídio ligado à membrana que ativa a enzima proteína quinase C (PKC). Existem várias isoformas da PKC que participam da geração de fatores de transcrição ativos, discutido mais adiante. A combinação de altos níveis de cálcio citossólico livre e de DAG ativa certas isoformas de PKC associadas à membrana, através da indução de uma mudança conformacional que faz com que o local catalítico da quinase seja acessível para os seus substratos. Várias proteínas subsequentes são fosforiladas pela PKC. A isoforma da PKC-θ se localiza na sinapse imunológica e está envolvida na ativação e translocação para o núcleo do fator de transcrição nuclear κB (NF-κB). As vias de ativação do NF-κB são discutidas mais adiante neste capítulo.

Até agora, descrevemos as várias vias iniciadas pela ligação do ligante ao TCR que resulta na ativação de tipos diferentes de enzimas: as vias das MAP quinases – pequenas proteínas G que conduzem à ativação de quinases tais como ERK e JNK; uma via PLCγ1 dependente de cálcio levando à ativação da fosfatase calcineurina; e uma via dependente de DAG levando à ativação da PKC. Cada uma destas vias contribui para a expressão de genes que codificam as proteínas necessárias para a expansão clonal de células T, a diferenciação e funções efetoras. Na seção seguinte, descreveremos os mecanismos pelos quais estas diferentes vias de sinalização de estimulam a transcrição de vários genes em células T.

Ativação de Fatores de Transcrição que Regulam a Expressão dos Genes das Células T 

As enzimas geradas pela sinalização TCR ativam fatores de transcrição que se ligam às regiões reguladoras de numerosos genes em células T e, assim, aumentam a transcrição desses genes (Fig. 7-16). Grande parte do nosso entendimento da regulação da transcrição de genes em células T baseia-se nas análises de expressão de genes de citocinas. A regulação transcricional da maioria dos genes de citocinas em células T é controlada pela ligação de fatores de transcrição a sequências nucleotídicas nas regiões promotoras e potenciadoras desses genes. Por exemplo, o promotor localizado a 5’ dos éxons codificadores do gene de IL-2 contém um segmento de aproximadamente 300 pares de bases no qual estão localizados locais de ligação para vários fatores de transcrição diferentes. Todos estes sítios devem ser ocupados por fatores de transcrição para a transcrição máxima do gene de IL-2. Diferentes fatores de transcrição são ativados por diferentes vias citoplasmáticas de transdução de sinal e a exigência para múltiplos fatores de transcrição são responsáveis pela necessidade de ativar muitas vias de sinalização após o reconhecimento do antígeno. Os mesmos princípios são verdadeiros para a expressão induzida de vários genes em células T, incluindo os que codificam receptores de citocinas e moléculas efetoras, embora diferentes genes possam ser responsivos a diferentes combinações de fatores de transcrição. 

FIGURA 7-16 Ativação de fatores de transcrição das células T.

 Várias vias de sinalização convergem nas células T estimuladas com antígeno para gerar fatores de transcrição que estimulam a expressão de vários genes (neste caso, o gene de IL-2). Avia de cálcio-calmodulina ativa o NFAT e as vias Ras e Rac produzem os dois componentes de AP-1. Pouco é conhecido sobre a relação entre os sinais de TCR e a ativação de NF-κB. (O NF-κB é mostrado como um complexo de duas subunidades, que nas células T são tipicamente as proteínas p50 e p65, nomeadas pelos seus tamanhos moleculares em quilodáltons.) APKC é importante na ativação de células T e a isoforma da PKC-θ é particularmente importante na ativação do NF-κB. Estes fatores de transcrição funcionam coordenadamente para regular a expressão do gene. Note também que as várias vias de sinalização são mostradas como ativadoras dos fatores de transcrição originais, mas pode haver uma sobreposição considerável e cada uma das vias pode desempenhar um papel na ativação de vários fatores de transcrição. 

Três fatores de transcrição que são ativados nas células T por reconhecimento de antígeno e parecem ser cruciais para a maioria das respostas de células T são o fator nuclear das células T ativadas (NFAT), o AP-1 e o NF-κB.

 • O NFAT é um fator de transcrição necessário para a expressão dos genes que codificam IL-2, IL-4, TNF e outras citocinas. O NFAT está presente em uma forma inativa, serina fosforilada no citoplasma de linfócitos T em repouso. Ele é ativado pela fosfatase dependente de cálcio calmodulina, a calcineurina. A calcineurina desfosforila o NFAT citoplasmático, revelando deste modo um sinal de localização nuclear que permite a translocação do NFAT para o núcleo. Uma vez no núcleo, o NFAT se liga às regiões reguladoras dos genes de IL-2, IL-4, e outros genes de citocinas, geralmente em associação a outros fatores de transcrição, tais como AP-1.

O mecanismo de ativação do NFAT foi descoberto indiretamente através de estudos do mecanismo de ação do fármaco imunossupressor ciclosporina (Capítulo 17). Este fármaco e o composto funcionalmente similar, FK506, são produtos naturais de fungos e são agentes terapêuticos amplamente utilizados para o tratamento de rejeição a aloenxertos. Eles funcionam principalmente através do bloqueio da transcrição de genes de citocinas nas células T. A ciclosporina se liga a uma proteína citossólica chamada ciclofilina, e FK506 se liga a uma chamada proteína de ligação FK506 (FKBP). A ciclofilina e o FKBP também são chamados imunofilinas. Os complexos de ciclosporina-ciclofilina e FK506-FKBP se ligam e inibem a calcineurina e assim bloqueiam a translocação de NFAT para o núcleo.

• O AP-1 é um fator de transcrição celular encontrado em muitos tipos celulares; é especificamente ativado em linfócitos T pelos sinais mediados por TCR. AP-1 é na verdade o nome para uma família de fatores de ligação a DNA composto por dímeros de duas proteínas que se ligam umas às outras através de um componente estrutural comum chamado de zíper de leucina. O fator de AP-1 melhor caracterizado é composto pelas proteínas Fos e Jun. Sinais induzidos por TCR levam ao aparecimento de AP-1 ativo no núcleo das células T. Como discutido anteriormente, a formação de AP-1 ativo tipicamente envolve a síntese das proteínas Fos e a fosforilação da proteína preexistente Jun, ambas estimuladas por MAP quinases. O AP-1 parece estar associado fisicamente a outros fatores de transcrição no núcleo e funciona melhor em combinação com o NFAT. Assim, a ativação de AP-1 representa um ponto de convergência de várias vias de sinalização iniciadas por TCR.

• O NF-κB é um fator de transcrição ativado em resposta aos sinais de TCR e é essencial para a síntese de citocinas. As proteínas do NF-κB são homodímeros ou heterodímeros de proteínas que são homólogas ao produto de um proto-oncogene celular chamado crel e são importantes na transcrição de muitos genes em diversos tipos celulares, particularmente em células da imunidade inata (Capítulo 4). A via de NF-κB também é importante para as respostas ao receptor tipo Toll e para a sinalização de citocinas, e é discutido mais a fundo no final deste capítulo.

As ligações entre diferentes proteínas de sinalização, ativação de fatores de transcrição e as respostas funcionais de células T são muitas vezes difíceis de estabelecer porque existem completamente interações entre as vias de sinalização complexas e não totalmente entendidas. Além disso, por uma questão de simplicidade, discutimos frequentemente a sinalização como um conjunto de vias lineares, mas é provável que isso não represente a realidade mais complexa e interligada. Finalmente, temos nos concentrado em vias selecionadas para ilustrar como o reconhecimento do antígeno pode levar a alterações bioquímicas, mas é evidente que muitas outras moléculas de sinalização também estão envolvidas na ativação de linfócitos induzida por antígenos.

Um mecanismo adicional pelo qual a ativação da célula T é regulada envolve os microRNAs (miRNAs). Os miRNAs são pequenos RNAs não codificantes transcritos a partir de DNA, mas não são traduzidos em proteínas. A função destes miRNAs é inibir a expressão de genes específicos. Os miRNAs são inicialmente gerados no núcleo como transcrições primárias longas processadas por uma endoribonuclease chamada Drosha em pré-miRNAs que têm uma estrutura em haste e que podem ser exportadas para o citosol. No citosol, o pré-miRNA é processado pela outra endorribonuclease chamada Dicer em uma cadeia de fila dupla de miRNA com 21 a 22 pares de bases de comprimento, uma cadeia da qual pode ser utilizada para parear com uma sequência complementar de uma série de RNAs mensageiros celulares (RNAm). Estes mRNAs associam-se a miRNAs e proteínas chamadas proteínas Argonautas para formar complexos conhecidos como RISC (complexo de silenciamento induzido por RNA). Se os 6-8 pares de bases de sequência de miRNA não são perfeitamente complementares para o RNAm, o RNAm é impedido de ser traduzido de forma eficiente. Os mRNAs podem ser alvo de degradação quando a complementaridade é perfeita. Em ambos os casos, o resultado é uma redução na abundância de proteínas codificadas por genes-alvo por miRNAs. Em células T ativadas, a expressão da maioria destes pequenos RNAs é globalmente reduzida. Além disso, a proteína Argonauta é ubiquitinada e degradada, comprometendo ainda mais a função do miRNA e aumentando a expressão de um grande número de proteínas necessárias para a progressão do ciclo celular após a ativação das células T. Os miRNAs específicos modulam a expressão gênica em diferentes tipos de células T, como discutiremos no Capítulo 8.  

Modulação da Sinalização da Célula T por Proteínas Tirosina Fosfatases 

As tirosina fosfatases removem porções de fosfato de resíduos de tirosina em proteínas e em geral inibem a sinalização do TCR. Duas tirosina fosfatases que possuem um papel inibitório importante nos linfócitos e outras células hematopoéticas são chamadas de SHP-1 e SHP-2 (para as fosfatases 1 e 2 contendo domínios SH2). As fosfatases inibitórias são tipicamente recrutadas para ITIMs nas caudas citoplasmáticas de receptores inibitórios que são fosforilada por eles próprios pelas tirosinoquinases induzidas durante a ativação de linfócitos. Estas fosfatases inibem a transdução de sinal através da remoção de porções de fosfato a partir de resíduos de tirosina em moléculas de sinalização-chave e assim antagonizam funcionalmente as tirosinoquinases. Outra fosfatase inibitória que não age em fosfoproteínas, mas é específica para um fosfolipídio inositol é chamada SHIP (inositol fosfatase contendo domínio SH2). Como SHP-1 e SHP-2, SHIP se liga a sequências ITIM fosforiladas em receptores inibitórios específicos. A SHIP remove um grupo de fosfato a partir de fosfatidilinositol (3,4,5) -trifosfato (PIP3), um fosfolipídio da camada interna da membrana plasmática e, assim, antagoniza a sinalização de PI3- quinase em linfócitos. 

Embora a maioria das fosfatases possa atenuar a sinalização de linfócitos, uma tirosina fosfatase, CD45, facilita a ativação de linfócitos. A proteína CD45 é um receptor de tirosina fosfatase expressa em todas as células hematopoéticas. É uma proteína integral de membrana, cuja cauda citoplasmática contém domínios da proteína tirosina fosfatase. A CD45 desfosforila resíduos inibitórios de tirosina em quinases família Src em geral (incluindo Lck e Fyn nas células T) e, assim, contribui para a geração de quinases ativas.

Sinalização de Receptores Coestimuladores de Células T 

Os sinais coestimuladores são entregues pelos receptores que reconhecem ligantes que são induzidos nas APCs por microrganismos e cooperam com sinais de TCR para promover a ativação das células T. A hipótese de dois sinais para a ativação das células T foi introduzida nos Capítulos 1 e 4. No jargão imunológico, a resposta pelo TCR ao MHC e peptídio numa APC é referido como sinal 1. As células T são completamente ativadas apenas quando um peptídio estranho é reconhecido no contexto da ativação do sistema imune inato de um agente patogênico ou qualquer outra causa de inflamação. Os ligantes coestimulatórios representam os sinais de perigo (ou sinal 2) induzidos nas células apresentadoras de antígenos por microrganismos. O estrangeirismo deve combinar-se com a percepção de perigo para que ocorra a ativação máxima de células T. 

A Família CD28 de Receptores Coestimuladores 

Os coestimuladores mais bem definidos para os linfócitos T são um par de proteínas relacionadas, chamadas de B7-1 (CD80) e B7-2 (CD86), que são expressas em células dendríticas ativadas, macrófagos e linfócitos B. A molécula de CD28 nas células T, que reconhece as proteínas B7, é o principal receptor coestimulador para a liberação de sinais secundários para a ativação de células T. Os papéis biológicos das proteínas da família B7 e CD28 são discutidos no Capítulo 9. 

Outro componente ativador da família de CD28 é um receptor chamado de ICOS (coestimulador indutível), que desempenha um papel importante no desenvolvimento de células T auxiliares foliculares e será discutido nos Capítulos 9 e 12. 

A Família CD2/SLAM de Receptores Coestimuladores 

As proteínas que não são membros da família CD28 também contribuem para a ativação e diferenciação celular. Uma família de proteínas que desempenha um papel na ativação de células T e NK está estruturalmente relacionada com um receptor chamado de CD2. O CD2 é uma glicoproteína presente em mais de 90% das células T maduras, em 50% a 70% dos timócitos e nas células NK. A molécula contém dois domínios de Ig extracelulares, uma região transmembranar hidrofóbica, e uma longa (116 resíduos de aminoácidos) cauda citoplasmática. O principal ligante para CD2 em seres humanos é uma molécula chamada antígeno 3 associada a função de leucócitos (LFA-3, ou CD58), também membro da família de CD2. O LFA-3 é expresso em uma grande variedade de células hematopoéticas e não hematopoéticas, quer como uma proteína integral de membrana ou como uma molécula de membrana ancorada ao fosfatidilinositol. Em camundongos, o principal ligante de CD2 é CD48, que é também um membro da família de CD2 e é distinto, mas estruturalmente semelhante ao LFA-3. 

O CD2 funciona tanto como uma molécula de adesão intercelular quanto como um transdutor de sinal. Embora os camundongos deficientes apenas em CD28 tenham defeitos imunológicos significativos enquanto os camundongos deficientes apenas em CD2 não tenham, os camundongos deficientes tanto em CD28 quanto em CD2 têm defeitos mais profundos. Isto indica que o CD28 pode compensar a perda de CD2, um exemplo da redundância dos receptores de coestimulação de células T.

Um subgrupo distinto da família de proteínas CD2 é conhecido como a família SLAM (molécula de ativação da sinalização linfocítica). SLAM, como todos os membros da família CD2, é uma proteína integral de membrana que contém dois domínios de Ig extracelular e uma cauda citoplasmática longa. A cauda citoplasmática de SLAM, mas não de CD2, contém um motivo específico à base de tirosina, TxYxxV / I (onde T é um resíduo de treonina, Y é um resíduo de tirosina, V é valina, I é um resíduo de isoleucina, e x é qualquer aminoácido), conhecido como motivo de troca do imunorreceptor a base de tirosina (ITSM) que é distinto dos motivos ITAM e ITIM encontrados em outros receptores ativadores e inibitórios. Ele é chamado de motivo de troca porque em alguns receptores, este motivo pode orquestrar uma mudança de ligação de uma tirosina fosfatase SHP-2 para se ligar a uma tirosinoquinase, como Fyn, dependendo da ausência ou da presença, respectivamente, de um adaptador chamado SAP (proteína associada ao SLAM). Assim, o ITSM pode mediar uma mudança de uma função de inibição para uma função de ativação.

Os domínios extracelulares de Ig de SLAM estão envolvidos em interações homofílicas. O SLAM numa célula T pode interagir com SLAM em células dendríticas e, como resultado, a cauda citoplasmática de SLAM pode emitir sinais para as células T. O motivo ITSM liga-se a SAP, e a última forma uma ponte entre SLAM e Fyn (uma família Src quinase que também está fisicamente ligada a proteínas CD3 em células T). O SLAM e outros membros da família SLAM funcionam como receptores de coestimulação das células T, células NK e algumas células B. Como discutiremos no Capítulo 21, as mutações no gene SH2D1A que codifica a SAP são a causa de uma doença chamada síndrome linfoproliferativa ligada ao X (XLP).

Um importante membro da família SLAM em células NK, das células T CD8 + e das células T γδ é chamado de 2B4. Como SLAM, a cauda citoplasmática de 2B4 contém motivos ITSM, se liga à proteína adaptadora SAP, e sinaliza através do recrutamento de Fyn. Uma sinalização defeituosa de 2B4 pode contribuir de forma decisiva para o déficit imunológico em pacientes com a síndrome linfoproliferativa ligada ao X.  

Alterações Metabólicas Durante a Ativação das Células T

 Quando linfócitos são ativados, eles precisam aumentar sua atividade metabólica para lidar com o aumento das exigências da resposta celular. Este fenômeno tem sido mais bem estudado em células T. Após a ativação por antígenos e coestimuladores, as células T aumentam o transporte de glicose e mudam a sua produção de energia a partir da fosforilação oxidativa mitocondrial a glicólise, mesmo na presença de oxigênio abundante, um fenômeno conhecido como glicólise aeróbica (Fig. 7-17). Este fenômeno, também conhecido como o efeito de Warburg, foi descrito pela primeira vez em células tumorais, mas é agora reconhecido como um importante mecanismo utilizado por muitas células em proliferação. Embora a glicólise produza menos ATP, o armazenamento de energia, do que produz a fosforilação oxidativa, a glicólise não usa outros substratos além da glucose, tais como ácidos aminados e lipídios, e assim preservá-los para fornecer os blocos de construção necessários para suportar as respostas dos linfócitos ativados. Este mecanismo modificado de produção de energia em linfócitos pode ser importante não apenas para a proliferação celular, mas também para a diferenciação de células T em células efetoras e para a produção de citocinas efetoras. 

FIGURA7-17 Alterações metabólicas durante a ativação das células T. 

Nas células T em repouso, a principal via de geração de energia é a fosforilação oxidativa mitocondrial. Após a ativação, há uma mudança para a glicólise aeróbia, o que gera menos energia, mas preserva e produz os blocos de construção para a biossíntese da organela celular, o que é necessário para a proliferação celular e respostas funcionais.

O complexo do receptor de antígeno do linfócito B 

O receptor do antígeno de linfócito B é uma forma transmembranar de uma molécula de anticorpo associado a duas cadeias de sinalização. Descrevemos a estrutura de anticorpos em detalhes no Capítulo 5. Aqui vamos nos concentrar em algumas características salientes das formas de membrana de Ig e suas proteínas associadas e discutir como elas enviam sinais para as células B. Devido às vias de sinalização serem muito parecidas com as das células T, sua descrição não será muito detalhada. No entanto, existem semelhanças e diferenças significativas entre receptores de antígenos de células B e T (Tabela 7-1). 

Estrutura do Receptor de Antígenos de Células B As IgM e IgD de membrana, que são os receptores de antígeno de célula B imaturas, têm caudas citoplasmáticas curtas que consistem em apenas três aminoácidos (lisina, valina, e lisina). Estas caudas são muito pequenas para a transdução de sinais gerados após o reconhecimento de antígeno. Os sinais mediados por Ig são transduzidos por duas outras moléculas chamadas Igα e Igβ e que estão ligadas uma à outra por ligações dissulfeto e são expressas em células B de forma não covalente associada à Ig de membrana (Fig. 7-18). Estas proteínas contêm um motivo ITAM cada nas suas caudas citoplasmáticas, são necessárias para o transporte de moléculas de Ig de membrana para a superfície da célula e, juntamente com a Ig de membrana formam o complexo receptor de célula B (BCR). Os complexos de receptores de células B nas células B com troca de classes, incluindo as células B de memória, contêm imunoglobulinas de membrana que podem ser do tipo IgG, IgA ou IgE classes (Capítulo 12).

 FIGURA7-18 Complexo receptor de antígenos das células B. 

As IgM (e IgD) de membrana na superfície de células B maduras estão associadas às moléculas invariantes Igβ e Igα, que contêm ITAMs nas suas caudas citoplasmáticas que medeiam as funções de sinalização. Observe a semelhança com o complexo de TCR. 

 Iniciação do Sinal pelo Receptor da Célula B 

A iniciação do sinal por antígenos ocorre pela ligação cruzada de BCR e é facilitada pelo correceptor para BCR. Pensa-se que a ligação cruzada da Ig de membrana por antígenos multivalentes traz consigo quinases da família Src, por promover a sua interação física, ativa totalmente essas enzimas, permitindo-lhes fosforilar os resíduos de tirosina nas ITAMs de Igα e Igβ. Também é possível que, como em células T, o antígeno de ligação facilite uma alteração conformacional em ITAMs associados a BCR, o que os torna acessíveis para quinases da família Src já ativas que modificam tirosinas dos ITAMs. A fosforilação dos resíduos de tirosina de ITAMs aciona todos os eventos de sinalização subsequentes do BCR (Fig. 7-19). As ligações cruzadas dos receptores de Ig entram nas rafts lipídicas, onde muitas proteínas adaptadoras e moléculas de sinalização são concentradas. Igα e Igβ são frouxamente ligadas à tirosinoquinases da família Src tais como Lyn, Fyn e Blk, e estas enzimas também são ligadas por âncoras lipídicas para o interior da membrana plasmática. Os resíduos de tirosina fosforilados nos ITAMs de Igα e Igβ formam um local de ancoragem para os domínios SH2 paralelos da Syk tirosinoquinase. O Syk é ativado quando se associa a tirosinas fosforiladas de ITAMs e pode ele próprio ser fosforilado em resíduos de tirosina específicos por quinases da família Src associadas ao BCR, levando a uma maior ativação. Se o antígeno é monovalente e incapaz de realizar ligações cruzadas com múltiplas moléculas de Ig, uma sinalização pode ocorrer apesar disso, mas a ativação adicional de células T auxiliares pode ser necessária para ativar completamente as células B, como discutido no Capítulo 12.

FIGURA 7-19 Transdução de sinais pelo complexo BCR.

 Aligação cruzada de Ig da membrana induzida pelo antígeno em células B conduz ao agrupamento e à ativação de tirosinoquinases da família Src e na fosforilação da tirosina das ITAMs nas caudas citoplasmáticas das moléculas de Igα e Igβ. Isto resulta no acoplamento de Syk e as reações subsequentes de fosforilação da tirosina, como descrito. Várias cascatas de sinalização acompanham estes eventos, como ilustrado, conduzindo à ativação de vários fatores de transcrição. Estas vias de transdução de sinal são semelhantes àquelas descritas nas células T.

O Papel do Receptor do Complemento CR2/CD21 como Correceptor das Células B 

A ativação de células B é reforçada por sinais que são fornecidos por proteínas do sistema complemento e pelo complexo correceptor CD21, que ligam a imunidade inata à resposta imune humoral adaptativa (Fig. 7-20). O sistema complemento é composto por uma coleção de proteínas plasmáticas que são ativadas pela ligação às moléculas de anticorpos complexadas ao antígeno (via clássica) ou por ligação diretamente a algumas superfícies microbianas e polissacarídios na ausência de anticorpos (a via alternativa e a via da lectina) (Caps. 4 e 13). Assim, os polissacarídios e outros componentes de microrganismos podem ativar o sistema complemento diretamente, durante a resposta imune inata. As proteínas e outros antígenos que não ativam diretamente o complemento devem estar vinculados a anticorpos preexistentes ou a anticorpos produzidos no início da resposta, e estes complexos antígeno-anticorpo ativam o complemento pela via clássica. Lembre-se de que a ativação do complemento resulta na clivagem proteolítica de proteínas do complemento. O componente-chave do sistema é uma proteína chamada C3 e a sua clivagem resulta na produção de uma molécula chamada C3b que se liga covalentemente ao microrganismo ou ao complexo antígenoanticorpo. C3b é então degradada num fragmento chamado C3d, que permanece ligado à superfície microbiana ou no complexo antígeno-anticorpo. Os linfócitos B expressam um receptor para a C3d que é chamado o receptor de complemento do tipo 2 (CR2, ou CD21). O complexo de C3d e antígeno ou complexos C3d e antígeno-anticorpo se ligam a células B, com a Ig de membrana reconhecendo os antígenos e CR2 reconhecendo o C3d ligado (Fig. 7-19). 

FIGURA7-20 Papel do complemento na ativação da célula B. 

As células B expressam um complexo formado pelo receptor do complemento CR2, CD19, e CD81. Os antígenos microbianos que se ligaram ao fragmento do complemento C3d podem simultaneamente se acoplar tanto à molécula CR2 quanto à Ig de membrana na superfície de uma célula B. Isso conduz ao início da cascata de sinalização a partir do complexo BCR e do complexo CR2 uma vez que a resposta aos complexos C3d-antígeno é muito maior em comparação com a resposta ao antígeno sozinho.

O CR2 é expresso em células B maduras, como um complexo com duas outras proteínas da membrana, CD19 e CD81 (também chamada de TAPA-1). O complexo CD19- CR2-CD81 é frequentemente chamado o complexo correceptor de célula B, pois CR2 ligase a antígenos através de C3d ligado ao mesmo tempo que a Ig de membrana liga-se diretamente para o antígeno. A ligação de C3d às células B ao receptor do complemento aproxima CD19 das quinases associadas BCR e a cauda citoplasmática de CD19 torna-se rapidamente fosforilada pela tirosina. A fosforilação da cauda de CD19 resulta no recrutamento eficiente de Lyn, uma quinase da família de Src que pode amplificar a sinalização por BCR aumentando grandemente a fosforilação de tirosinas em Igα ITAM e Igβ. A CD19 fosforilada também ativa outras vias de sinalização, principalmente uma dependente da enzima PI3-quinase, que, por sua vez, aumenta ainda mais a sinalização iniciada pela ligação do antígeno de membrana de Ig. A PI3-quinase é necessária para a ativação de Btk e PLCγ2 porque estas enzimas devem ligar-se a PIP3 no folheto interno da membrana plasmática para ser totalmente ativada, de uma maneira análoga ao que é mostrado para a ativação das células T PDK1 na Figura 7-12. O resultado líquido da ativação do correceptor é que a resposta da célula estimulada pelo antígeno B é muito mais intensa.  

Vias de Sinalização Subsequentes ao Receptor da Célula B 

Após a ligação do antígeno ao BCR, a Syk e outras tirosinoquinases ativam numerosas vias de sinalização subsequentes que são reguladas por proteínas adaptadoras (Fig. 7-19). A ligação cruzada do BCR ou a ativação do BCR por um mecanismo dependente de correceptor resulta na fosforilação de ITAM e no recrutamento da Syk para o ITAM, seguido pela ativação da SH2 quinase contendo domínios duplos. As Syks ativadas fosforilam os resíduos de tirosina cruciais em proteínas adaptadoras tais como SLP-65 (fosfoproteína leucocitária de ligação à SH2 de 65 kDa, também chamadas de BLNK, ou proteína de ligação de células B). Isso facilita o recrutamento para essas proteínas adaptadoras de outro domínio SH2 e de enzimas que contêm os domínios de ligação contendo fosfotirosina (PTB), incluindo as proteínas de troca do nucleotídeo guanina que podem ativar separadamente Ras e Rac, PLCγ2, e a tirosinoquinase Btk, entre outros. O recrutamento facilita a ativação desses efetores subsequentes e cada um geralmente contribui para a ativação de uma via de sinalização distinta. 

• A via Ras-MAP quinase é ativada nas células B estimuladas por antígenos. O fator de troca de GTP/GDP chamado SOS é recrutado para BLNK através da ligação da proteína adaptadora Grb-2; Ras é então convertida por este fator de troca de uma forma ligada à GDP inativa para uma forma ativa ligada ao GTP. A Ras ativada contribui para a ativação da via MAP quinase ERK discutida anteriormente no contexto de sinalização de células T. De um modo paralelo, a ativação da proteína G pequena Rac pode contribuir para a ativação da via da MAP quinase JNK.  

• A fosfolipase C (PLC) específica para o fosfatidilinositol é ativada em resposta à sinalização de BCR, e este por sua vez, facilita a ativação das vias de sinalização subsequentes. Nas células B, a isoforma dominante de PLC é a isoforma γ2, enquanto as células T expressam a isoforma γ1 relacionada da enzima. A PLCγ2 torna-se ativa quando se liga à BLNK e é fosforilada por Syk e Btk. Tal como descrito no contexto da sinalização TCR, a PLC ativa degrada o PIP2 da membrana para produzir IP3 e liberar DAG solúvel na membrana plasmática. O IP3 mobiliza o cálcio intracelular a partir dos estoques, levando a uma rápida elevação de cálcio citoplasmático que é posteriormente aumentado por um influxo de cálcio do meio extracelular. Na presença do cálcio, o DAG ativa algumas isoformas da proteína quinase C (PKC-β principalmente nas células B), que fosforila as proteínas subsequentes em resíduos de serina/treonina.

• A ativação de PKC-β subsequente ao BCR contribui para a ativação do NF-κB nas células B estimuladas pelo antígeno. Este processo é semelhante ao de células T desencadeado por PKC-θ, a isoforma da PKC presente nas células T. A via de ativação do NF-κB subsequente à PKC é descrita posteriormente neste capítulo. 
Estas cascatas de sinalização por fim levam à ativação de um número de fatores de transcrição que induzem a expressão de genes cujos produtos são necessários para as respostas funcionais de células B. Alguns dos fatores de transcrição que são ativados por antígeno na transdução de sinal mediada por receptor em células B são Fos (após a ativação de Ras e ERK), JunB (após a ativação do Rac e JNK), e de NF-κB (após a ativação da Btk, PLCγ2, e de PKC-β). Estes fatores já foram descritos antes, quando discutimos as vias de sinalização da célula T. Estes e outros fatores de transcrição, dos quais muitos não foram mencionados, estão envolvidos na estimulação da proliferação e diferenciação de células B (Capítulo 12).

Assim como nas células B, o nosso conhecimento sobre as vias de sinalização induzidas por antígenos em células B e as suas ligações com posteriores respostas funcionais está incompleto. Descrevemos algumas destas vias para ilustrar suas características principais, mas outras vias podem desempenhar papéis importantes na ativação da célula B. As mesmas vias de sinalização são utilizadas por IgM e IgD de membrana em células B imaturas e por IgG, IgA, e IgE nas células B que tenham sido submetidas a mudança do isótopo porque todos esses isotipos da membrana associam-se a Igα e Igβ.

A atenuação da sinalização dos receptores imunológicos 

A ativação de linfócitos precisa ser rigorosamente controlada para limitar as respostas imunológicas contra microrganismos com a finalidade de evitar danos colaterais aos tecidos do hospedeiro. Além disso, o sistema imunológico precisa de mecanismos que previnam as reações contra antígenos próprios. Vamos descrever a biologia desses mecanismos de controle nos próximos capítulos, principalmente no Capítulo 15. A atenuação da sinalização é essencial para prevenir a inflamação e a proliferação linfática descontrolada. Aqui vamos discutir os mecanismos bioquímicos que servem para limitar e encerrar a ativação de linfócitos.  

A sinalização inibitória dos linfócitos é mediada primariamente por receptores inibitórios e também por enzimas conhecidas como E3 ligases de ubiquitina que marcam certas moléculas de sinalização para a degradação. Os receptores inibitórios normalmente recrutam e ativam as fosfatases que contrariam os eventos de sinalização induzidos por receptores de antígenos (Fig. 7-21). As respostas funcionais de todas as células são reguladas por um equilíbrio entre os sinais estimuladores e inibidores, descreveremos primeiro, de maneira ampla, os mecanismos pelos quais os receptores inibitórios podem funcionar em células NK, nas células T e células B. Descreveremos então como as ligases de ubiquitina E3 podem atenuar a sinalização em linfócitos. A relevância biológica da atenuação do sinal através dos receptores inibitórios nas células NK, células T e células B está descrita nos capítulos 4, 9 e 12, respectivamente.

FIGURA 7-21 Sinalização inibitória dos linfócitos. 

Um diagrama esquemático é ilustrado de um receptor inibitório com um ligante com um domínio extracelular e um motivo ITIM citossólico. Aligação do ligante resulta na fosforilação da tirosina do ITIM por uma quinase da família Src, seguida pelo recrutamento de um domínio de tirosina fosfatase contendo SH2 que pode atenuar a sinalização do receptor imunológico.

Receptores Inibitórios das Células NK, Células B e Células T A maioria, mas não todos os receptores inibitórios no sistema imunológico, contém motivos ITIM nas suas caudas citoplasmáticas que podem recrutar as fosfatases contendo domínio SH2 e assim atenuar a sinalização de uma maneira muito semelhante (Fig. 7-21). Os receptores inibitórios desempenham papéis fundamentais nas células NK, células T e células B, bem como em outras células da imunidade inata.

 Nas células NK, os receptores inibitórios chamados KIRs (Capítulo 4) contêm os domínios extracelulares de Ig que podem reconhecer as moléculas de classe I de HLA, e um subconjunto destes receptores contém motivos ITIM citossólicas. O receptor inibitório CD94/NKG2A liga-se a uma molécula atípica de MHC classe I chamada HLA-E, e a cadeia de NKG2A desse dímero contém motivos de ITIM citossólico.

Os resíduos de tirosina dos ITIMs destes e de outros receptores inibitórios podem ser fosforilados pelas quinases da família Src ligada à ativação de linfócitos e, como descrito anteriormente, recruta tirosina fosfatases contendo domínio SH2, tais como SHP-1 e SHP-2 e uma fosfatase inositol chamada SHIP contendo domínio SH2. SHP-1 e SHP-2 atenuam a sinalização das tirosinoquinases com relação à ativação de receptores em células NK assim como do BCR e TCR em células B e T, respectivamente. A SHIP remove porções de fosfato de PIP3 e, portanto inibe a atividade da PI3 quinase em linfócitos, células NK e células da imunidade inata.

O protótipo do receptor inibitório da família CD28, CTLA-4 (também denominado CD152), tem a capacidade de inibir as respostas de células T induzidas nas células T ativadas e tem uma maior afinidade do que CD28 para as proteínas B7. O CTLA-4 é envolvido na manutenção da falta de responsividade (tolerância) a antígenos próprios e discutido neste contexto no Capítulo 15. Um outro receptor inibitório da mesma família é chamado PD-1 (morte programada 1), e este assunto também é discutido no Capítulo 15. O CTLA-4 possui uma região que contém uma tirosina em sua cauda que pode ser inibitória; o PD-1 contém motivos citossólicos de ITIM e ITSM, e sua cauda citossólica é crucial para a iniciação de sinais inibidores. Os principais receptores inibitórios das células B incluem o FcγRIIB e CD22/Siglec-2 (Capítulo 12). O FcγRIIB, um importante atenuador da sinalização em células B ativadas, bem como nas células dendríticas e macrófagos, pode se ligar a complexos imunes contendo IgG através de domínios extracelulares de Ig. Ele primariamente recruta o SHIP e antagoniza a sinalização da PI3 quinase. Este receptor atenua a ativação de células B na última fase da resposta imune humoral e será discutido mais detalhadamente no Capítulo 12.

Ligases de Ubiquitina E3 e a Degradação de Proteínas Sinalizadoras

Uma das principais formas de degradação de proteínas citossólicas e nucleares envolve a ligação covalente de resíduos de ubiquitina para essas proteínas. Apesar da ubiquitinação de proteínas ser frequentemente associada à degradação dessas proteínas em proteossomas, as proteínas podem ser ubiquitinadas de um certo número de maneiras, cada forma de ubiquitinação desempenha uma função muito diferente. No contexto da transdução de sinal, dois tipos diferentes de ubiquitinação medeiam a atenuação dos sinais de um lado e a geração dos sinais do outro.

A ubiquitinação foi brevemente discutida no Capítulo 6 no contexto do processamento e apresentação de antígenos do MHC de classe I. A ubiquitina é uma proteína de 76 aminoácidos que é ativada através de um mecanismo dependente de ATP por uma enzima E1 e em seguida, é carreada por uma enzima E2, e, então transferida para resíduos de lisina em substratos específicos que são reconhecidos por ligases de ubiquitina E3 específicas. Em muitos casos, depois que a região C terminal de uma porção da ubiquitina é ligada covalentemente a um resíduo de lisina de uma proteína- alvo, as extremidades C terminais de porções de ubiquitina subsequentes podem ser ligadas covalentemente a resíduos de lisina na ubiquitina anterior para gerar uma corrente de poliubiquitina. A forma da cadeia de poliubiquitina pode ser muito diferente, dependendo de qual resíduo de lisina específico na molécula de ubiquitina precedente na cadeia é o local para ligação covalente da próxima molécula de ubiquitina, e a forma da cadeia de ubiquitina tem consequências funcionais importantes. Se a lisina na posição 48 da primeira porção de ubiquitina forma uma ligação isopeptídica com o C terminal da próxima ubiquitina e assim por diante, um tipo de cadeia de ubiquitina lisina-48 será gerado que pode ser reconhecido pelo proteassoma e a proteína irá ser alvo de degradação no proteassoma. Algumas ligases E3 geram um tipo diferente de cadeia de poliubiquitina chamada de cadeia do tipo lisina-63 da, o que não tem como alvo proteínas para degradação, mas em vez disso gera uma estrutura para o acoplamento das proteínas marcadas para outras proteínas específicas; isto é importante na sinalização de NF-κB, conforme será discutido mais tarde. Em algumas funções, principalmente na determinação do direcionamento de proteínas da membrana, para os lisossomas em vez de proteossomas, apenas uma única unidade de ubiquitina pode precisar ser ligada a uma proteína-alvo.  

Várias ligases E3 são encontradas em células T; algumas delas estão envolvidas na ativação de sinal e outras na atenuação do sinal. O protótipo da ligase E3 envolvido na finalização das respostas das células T é Cbl-b, mas vários outros possuem funções semelhantes. O recrutamento de CBL-b do complexo TCR e proteínas adaptadoras associadas leva à monoubiquitinação, endocitose e a degradação lisossomal do complexo TCR, e isto pode ser um mecanismo para a atenuação da sinalização do TCR (Fig. 7-22). Os sinais do CD28 bloqueiam a atividade inibidora de Cbl-b, e este é um mecanismo pelo qual a coestimulação aumenta os sinais de TCR. Em camundongos nocauteados (knockouts) para Cbl-b, as células T respondem ao antígeno mesmo sem a coestimulação mediada pelo CD28 e produzem quantidades anormalmente elevadas de IL-2. Estes camundongos desenvolvem autoimunidade como resultado da ativação aumentada das suas células T.

FIGURA7-22 Papel da ligase de ubiquitina Cbl-b no encerramento das respostas de células T. 

ACbl-b é recrutada para o complexo de TCR, o que facilita a monoubiquitinação de CD3, ZAP-70, e outras proteínas do complexo TCR. Essas proteínas são alvo para degradação proteolítica nos lisossomos e outras organelas (não mostrado).

Receptores de citocina e sinalização 

As citocinas, as moléculas mensageiras secretadas pelo sistema imunológico, foram mencionadas nos capítulos anteriores e serão ao longo do livro. Aqui vamos descrever os receptores de citocinas e os seus mecanismos de sinalização. 

Todos os receptores de citocinas consistem em uma ou mais proteínas transmembranares cujas porções extracelulares são responsáveis pela ligação da citocina e cujas porções citoplasmáticas são responsáveis pela iniciação da sinalização intracelular. Para a maioria dos receptores de citocinas, essas vias de sinalização são ativadas por agrupamento do receptor induzido por ligante, aproximando as porções citoplasmáticas de duas ou mais moléculas de receptor, e assim induzindo a atividade de tirosinoquinases únicas não receptoras. No caso da família do receptor de citocinas TNF, os trímeros de receptores pré-formados parecem sofrer uma mudança conformacional depois de entrar em contato com seus ligantes triméricos cognatos.

Classes de Receptores de Citocinas

 A classificação mais utilizada de receptores de citocinas baseia-se em homologias estruturais dos domínios extracelulares de ligação a citocinas e nos mecanismos de sinalização intracelulares compartilhados (Fig. 7-23). Os mecanismos de sinalização utilizados pelas famílias individuais são considerados a seguir. 

FIGURA 7-23 Estrutura de receptores de citocinas. 

A, Receptores para diferentes citocinas são classificados em famílias com base nas estruturas de domínios extracelulares conservados e mecanismos de sinalização. As citocinas representativas ou outros ligantes que se ligam a cada família de receptores estão listados abaixo dos desenhos esquemáticos. WSXWS, triptofano-serina-X-serina-triptofano. B, Grupos de receptores de citocinas compartilham cadeias de subunidades idênticas ou altamente homólogas. Exemplos de receptores de citocinas selecionados de cada grupo são apresentados na figura.

Receptores de Citocina de Tipo I (Família do Receptor de Hematopoetina)

 Os receptores de citocina de tipo I são dímeros ou trímeros que consistem tipicamente em cadeias únicas de ligação ao ligante e uma ou mais cadeias de transdução de sinal, as quais são frequentemente partilhadas por receptores de diversas citocinas. Estas cadeias contêm um ou dois domínios com um par de resíduos de cisteína conservada e um peptídio proximal de membrana contendo um motivo triptofano-serina-X- triptofanoserina (WSXWS), onde X é qualquer aminoácido (Fig. 7-23, A). As sequências conservadas dos receptores formam estruturas que ligam citocinas que têm quatro feixes de α-hélices e são referidas como citocinas Tipo I, mas a especificidade para as citocinas individuais é determinada por resíduos de aminoácidos que variam de um receptor para outro. Esta família de receptores pode ser dividida em subgrupos com base nas homologias estruturais ou no uso de polipeptídios de sinalização em comum (Fig. 7-23, B). Um grupo contém um componente de sinalização chamado cadeia γ comum (CD132); neste grupo estão os receptores para IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15 e IL-21. Um subgrupo distinto de receptores tipo I inclui receptores que compartilham uma subunidade da cadeia β comum (CD131). Este subgrupo inclui os receptores para IL-3, IL-5 e GM-CSF. Outro subgrupo de receptores utiliza o componente gp130 de sinalização e isso inclui os receptores para IL-6, IL-11 e IL-27. Todos os receptores de citocinas do tipo I envolvem as vias de sinalização JAK-STAT 

Receptores de Citocina Tipo II (Família de Receptores do Interferons) 

Os receptores do tipo II são semelhantes aos receptores tipo I em virtude de possuírem dois domínios extracelulares com cisteínas conservadas, mas os receptores do tipo II não contêm o motivo WSXWS. Estes receptores consistem em uma cadeia de ligação polipeptídica e uma cadeia de transdução de sinal. Todos os receptores de citocinas do tipo II, como os receptores tipo I, envolvem as vias de sinalização JAK-STAT. Esta família inclui receptores para os interferons tipo I e tipo II e para a IL-10, IL-20 e IL-22. 

Família de Receptor do TNF 

Estes receptores são parte de uma grande família de trímeros pré-formados (alguns dos quais reconhecem ligantes associados à membrana e não são considerados receptores de citocinas) com domínios extracelulares conservados ricos em cisteína e mecanismos de sinalização intracelular compartilhados que normalmente estimulam a expressão do gene, mas, em alguns casos, induzem a apoptose. Alguns receptores importantes desta família, a maioria dos quais serão discutidos em outros capítulos em seus contextos biológicos, incluem os receptores de TNF, TNFRI e TNFRII, a proteína CD40, Fas, o receptor de linfotoxina, e a família de receptores de FABF. Os ligantes para esses receptores também formam trímeros. Alguns destes ligantes são ligados à membrana, ao passo que outros são solúveis. 

A ligação dos ligantes para os receptores triméricos pré--formados induz tipicamente uma alteração conformacional e recruta proteínas adaptadoras para o complexo receptor. Esses adaptadores, por sua vez, recrutam de enzimas que incluem tanto ubiquitina ligases E3, que medeiam a poliubiquitinação não degradativa, quanto proteínas quinases, que iniciam a sinalização subsequente. No caso do receptor de TNF ilustrado na Figura 7- 24, o receptor recruta a proteína adaptadora TRADD adaptador (domínio de morte associado ao receptor de TNF), e TRADD por sua vez pode recrutar as proteínas chamadas TRAFs (fatores associados ao receptor de TNF), os quais possuem um tipo único de atividade de ligase E3, que vai ser discutida na seção sobre a sinalização de NF- κB. O receptor de tipo I de TNF (existem dois tipos de receptores diferentes para o TNF) e Fas (CD95) também pode recrutar adaptadores que levam à ativação da caspase 8 e assim, estes receptores podem induzir apoptose em certas células. 

FIGURA7-24 Sinalização através do receptor de TNF pode resultar na ativação do NF-κB e da MAP quinase ou na indução de morte apoptótica. 

Aligação do receptor de TNF tipo I resulta no recrutamento de uma proteína adaptadora chamada TRADD, que por sua vez pode ativar moléculas TRAF (ligases de ubiquitina E3) e a RIP1 quinase. As consequências subsequentes incluem a ativação da via NF-κB e da via da JNK MAP quinase ou a indução da morte apoptótica.

Família da IL-1 

Os receptores desta família compartilham uma sequência citossólica conservada, o chamado domínio receptor de IL-1/ tipo Toll (TIR), e estão envolvidos em vias de transdução de sinal semelhantes que induzem a nova transcrição de genes. Os receptores de sinalização do tipo Toll (TLF) foram discutidos no Capítulo 4. Resumidamente, o envolvimento de IL-1R ou de TLRs resulta na dimerização do receptor e no recrutamento de um ou mais entre os quatro adaptadores conhecidos contendo o domínio TIR para a região TIR da cauda citoplasmática do receptor. Os adaptadores de ligação de TLRs para diferentes membros da família IRAK (quinase associada ao IL-1R). As IRAKs, por sua vez, podem ligar os adaptadores para TRAF6, uma ligase de ubiquitina E3 necessária para a ativação do NF-κB. Outros eventos subsequentes da sinalização do TLR incluem a ativação da MAP quinase e a fosforilação de IRF3 e IRF7, indutores da transcrição do interferon tipo I. Este último aspecto da sinalização dos TLR tem sido considerado no contexto do estado antiviral no Capítulo 4. Os diferentes adaptadores ligam os TLRs à sinalização do NF-κB e ativação da MAP quinase, ou à ativação tardia de NF-κB e ativação de IRF3. Os mecanismos que conectam a sinalização de IL-1R/TLR e ativação do NF-κB são discutidos mais tarde.  

Sinalização por JAK-STAT

 Os receptores de citocina das famílias de receptores de tipo I e tipo II utilizam as vias de transdução de sinal que envolvem tirosinoquinases não receptoras chamados quinases de Janus (JAKs) e fatores de transcrição chamados transdutores de sinais e ativadores de transcrição (STATs). A descoberta das vias JAK-STAT ocorreu graças a análises bioquímicas e genéticas da sinalização do interferon. Existem quatro Janus quinases conhecidas (JAKs1 a 3 e TYK2) e sete STATs (STATs1 a 4, 5a, 5b, e 6). 

 A sequência de eventos na sinalização das vias envolvendo JAK-STAT hoje está bem definida (Fig. 7-25). As enzimas JAK inativa estão ligadas de maneira não covalente aos domínios citoplasmáticos do tipo I e tipo II e a receptores de citocinas. Quando duas moléculas do receptor são reunidas pela ligação de uma molécula de citocina, as JAKs associadas ao receptor são ativadas e fosforilam resíduos de tirosina nas porções citoplasmáticas dos receptores agrupados. Algumas destas porções de fosfotirosina dos receptores são então reconhecidas e se ligam aos domínios de homologia 2 (SH2) da Src de proteínas STAT citossólicas monoméricas. As Proteínas STAT são assim aproximadas das JAKs e são fosforiladas por estas quinases associadas ao receptor. O domínio SH2 de um monômero de STAT é capaz de se ligar a um resíduo fosfotirosina sobre uma proteína STAT adjacente.

FIGURA7-25 Sinalização de JAK-STAT induzida por citocinas. 

Aligação dos receptores de citocinas do tipo I e tipo II resulta na ativação de uma JAK tirosinoquinase associada, a fosforilação da cauda do receptor e o recrutamento de um ativador contendo o domínio SH2 de transcrição (STAT) para o receptor. O STAT recrutado é ativado pela fosforilação de JAK, que dimeriza, entra no núcleo e ativa a expressão de genes-alvo de citocina.

Os dímeros de STAT que são gerados migram para o núcleo, onde se ligam a sequências de DNA específicas nas regiões promotoras de genes responsáveis pelas citocinas e ativam a transcrição do gene. 

Uma questão intrigante é como a especificidade das respostas a muitas citocinas diferentes é alcançada, dado o número limitado de JAKs e STATs utilizados por vários receptores de citocinas. A resposta provável é que as sequências únicas de aminoácidos nos diferentes receptores de citocina fornecem a armação para a ligação específica, ativando então diferentes combinações de JAKs e STATs. Os domínios SH2 das diferentes proteínas STAT ligam-se seletivamente às fosfotirosinas e resíduos de diferentes receptores de citocinas. Isso é, em grande parte, responsável pela ativação de determinadas STATs por vários receptores de citocinas e, consequentemente, pela especificidade da sinalização de citocinas. Vários receptores de citocinas tipo I e tipo II são heterodímeros de duas cadeias polipeptídicas diferentes, cada uma das quais se liga uma JAK diferente. Além disso, duas STATs diferentes podem formar heterodímeros na fosforilação. Desta maneira, existe uma quantidade significativa de combinações em que a sinalização pode ser gerada a partir de um número limitado de proteínas JAK e STAT.

Várias JAKs e STATs são relevantes para doenças humanas e são alvos de agentes terapêuticos. O subconjunto de tipo I dos membros da família de receptores de citocina que utilizam a cadeia comum γ (CD132; Figura 7-23, B) utiliza a JAK3 quinase para sinalização. A JAK3 é a única JAK quinase que não é expressa ubiquamente; a sua expressão está restrita a células do sistema imunológico e é somente ativada pela cadeia comum γ contendo receptores de citocinas. Como discutido no Capítulo 21, a cadeia comum γ é codificada por um gene ligado ao X e mutações neste gene são a causa da imunodeficiência severa combinada ligadas ao X (X-SCID). As mutações autossômicas recessivas no gene que codifica a JAK3 contribuem para um fenótipo semelhante. Os receptores de citocina do tipo I da família de IL-6 (Fig. 7-23, B) utilizam a JAK2 para ativar STAT3. Um número de outras citocinas também ativam STAT3. Como discutido nos Capítulos 4 e 10, a sinalização de IL-6 contribui para a inflamação tanto no contexto da imunidade inata quanto na geração de respostas TH17. As mutações em STAT3 dominantes heterozigotas negativas são uma das causas da síndrome de hiper IgE, também chamada síndrome de Jó, uma imunodeficiência associada a defeitos nas respostas TH17 (Capítulo 21). As mutações de ativação de STAT3 são características de grandes leucemias linfocíticas granulares que envolvem expansões de células NK ou de células T CD8 + . Em geral, as mutações germinativas com perda de função em certas JAKs e STATs contribuem para síndromes de imunodeficiência primárias e mutações ativadoras somáticas em STATs estão associadas a uma série de malignidades. Os antagonistas de JAK têm sido desenvolvidos para o tratamento de alguns tipos de leucemia que apresentam mutações nessa via e mais recentemente para o tratamento de doenças inflamatórias, incluindo artrite reumatoide.  

As citocinas ativam vias de sinalização e fatores de transcrição, além dos JAKs e STATs. Por exemplo, a cadeia β do receptor de IL-2 ativa as vias da MAP quinase dependente de Ras que podem estar envolvidas na transcrição do gene e na estimulação do crescimento. Outros receptores de citocinas podem igualmente ativar as outras vias de sinalização em conjunto com as vias JAK-STAT, para esclarecer as respostas biológicas às citocinas. 

Vários mecanismos de regulação negativa das vias JAK-STAT já foram identificados. As proteínas chamadas de supressoras da sinalização de citocinas (SOCS) podem ser identificadas pela presença de um domínio SH2 e uma região C-terminal conservada de 40 aminoácidos chamada de caixa SOCS. As proteínas SOCS servem como adaptadores de multisubunidades para a atividade da ligase E3. Eles podem se ligar à STATs e JAKs ativadas e as ligases E3 diretamente associadas provocam a ubiquitinação das JAKs e dos STATs, orientando-as, assim, para a degradação proteossomal. Os níveis de proteína SOCS podem ser regulados por ligantes do TLR, pelas próprias citocinas e por outros estímulos. Desta forma, as SOCS servem como reguladores negativos da ativação de células mediada por citocinas. Outros inibidores da sinalização de JAK-STAT incluem fosfatases de tirosina, tais como a SHP-1 e SHP-2, que podem desfosforilar e consequentemente desativar as moléculas JAK. Uma outra família de proteínas inibitórias chamadas de proteínas inibidoras do STAT ativado STAT (PIAS), liga-se aos STATs fosforilados e impede sua interação com o DNA. Sabe-se agora que as proteínas PIAS também interagem e bloqueiam a função de outros fatores de transcrição relacionados com a sinalização de citocinas, incluindo NF-κB e SMADs (fatores de transcrição subsequentes dos membros da família do receptor de TGF-β).  

Vias de Ativação do NF-κB 

O NF-κB é um fator de transcrição que desempenha um papel central na inflamação, na ativação de linfócitos, na sobrevivência de células e na formação de órgãos linfoides secundários. É também um componente importante no desenvolvimento dos linfócitos e na patogênese de muitos cânceres, incluindo neoplasias malignas derivadas de linfócitos ativados. O NF-κB é ativado por muitas citocinas e estímulos de TLR e pelo reconhecimento de antígeno e é discutido aqui como o protótipo de um fator de transcrição com papéis fundamentais na imunidade inata e adaptativa. 

Existem cinco proteínas NF-κB. O domínio que é comum a todas as proteínas NF-κB é um domínio de ligação ao DNA chamado um domínio de homologia Rel. Para um fator de transcrição ser ativo, ele deve tanto ligar-se ao DNA quanto conter um domínio de ativação que pode facilitar a iniciação da transcrição. Três proteínas NF-κB têm os domínios da homologia Rel e domínios de ativação. Estes são p65/RelA, RelB, e c-Rel. As proteínas NF-κB1/p50 e NF-κB2/p52 contêm um domínio de homologia Rel de ligação ao DNA, mas faltam os domínios de ativação. NF-κB1 tipicamente forma heterodímeros ativos com p65/RelA ou com c-Rel, e estes heterodímeros são tipicamente considerados heterodímeros canônicos do NF-κB (Fig. 7-26). Os heterodímeros canônicos do NF-κB residem no citoplasma ligados a um inibidor de NF-κB chamado IκBα. Os heterodímeros canônicos do NF-κB são ativados por um número de receptores de sinalização que direcionam a inflamação ou a ativação de linfócitos.

FIGURA7-26 Via canônica do NF-κB. 

Os receptores de antígeno ativam PKCs específicas que ativam o complexo CARMA1/Bcl- 10/MALT1, que por sua vez contribui para a indução de uma ligase E3 TRAF que pode realizar a poliubiquitinação de Nemo/IKKγ, um componente do complexo da IκB quinase (IKK), que formam cadeias de ubiquitina do tipo lisina 63. Isto conduz à fosforilação e ativação de IKKβ por uma quinase subsequente. O IKKβ fosforila o inibidor de NF-κB (IκBα) e é direcionado para a poliubiquitinação da lisina 48 e degradação proteossomal. Adegradação de IκBα conduz à entrada do NF-κB ativo para o núcleo. Os TLR, membros da família de IL-1R, e vários membros da família do receptor de TNF ativam os membros da família TRAF que podem ativar esta via

Como já observamos anteriormente neste capítulo, os TLRs, o BCR, o TCR e muitos receptores de citocinas das famílias do TNF e da IL-1R ativam o NF-κB e descreveremos a via comum envolvida na ativação canônica da sinalização de NF-κB. Esta via de NF-κB induz o direcionamento e a degradação de IκBα, permitindo ao fator de transcrição NF- κB heterodimérico migrar para o núcleo. A maioria dos receptores que ativam NF-κB o fazem induzindo esta via. Dois tipos muito diferentes de eventos de poliubiquitinação são necessários para a ativação canônica do NF-κB. Existem alguns passos comuns da via canônica que se aplicam a todos os eventos de sinalização subsequentes.

• A sinalização precedente leva à ativação de um único tipo de ubiquitina ligase E3 que pode adicionar uma cadeia de ubiquitina do tipo lisina-63 a uma proteína chamada de NEMO ou IKKγ que é uma subunidade não catalítica de um complexo enzimático trimérico denominado o complexo quinase IκB (IKK). Este complexo contém duas outras subunidades chamadas IKKα e IKKβ, ambas as quais têm o potencial de serem quinases serina/treonina cataliticamente ativas. A ubiquitinação de NEMO permite a IKKβ para ser ativada por uma quinase precedente. 

• A IKKβ ativa fosforila a proteína inibidora ligada ao NF-κB, IκBα, em dois resíduos de serina específicos e assim marca esta proteína para a ubiquitinação de lisina-48.

• A IκBα poliubiquitinada é alvo de degradação no proteassoma e o heterodímero canônico NF-κB é liberado para entrar no núcleo (Fig. 7-26).  

Foi discutido anteriormente como a sinalização do TCR e do BCR contribui para a ativação da PKC-θ e PKC-β, respectivamente. Essas PKC podem fosforilar uma proteína chamada CARMA1 que forma um complexo com duas proteínas chamadas Bcl-10 e MALT1. O complexo CARMA1/MALT1/Bcl-10 pode contribuir para a ativação de uma ligase de ubiquitina E3 do tipo lisina-63 de chamada de TRAF6. A TRAF6 ativa pode ativar TAK1 e também adicionar uma cadeia de ubiquitina do tipo lisina-63 à NEMO, facilitando assim a ativação de IKKβ. O TLR e o IL-1R também ativam TRAF6 para iniciar a ativação IKK. Muitos membros da família do receptor de TNF, incluindo o receptor do TNF e CD40 podem ativar canônica de sinalização NF-κB por meio da ativação de outras proteínas TRAF, tais como TRAF2, TRAF3, e TRAF5. 

Os heterodímeros de NF-κB2 e RelB compõem uma forma não canônica de NF-κB, e estes heterodímeros são ativados por uma via de sinalização distinta particularmente importante para a biogênese dos órgãos linfoides e para a sobrevivência dos linfócitos B imaturos. Os dois receptores principais que induzem a via de NF-κB não canônica ou alternativa, o LTβR (receptor de linfotoxina β) e o BAFFR (Receptor BAFF), ativam um complexo tipo IKK que contém homodímeros IKKα. Isso leva à ubiquitinação e degradação de uma parte do dímero NF-κB-RelB e à liberação da proteína ativa.

Resumo 

Os receptores de sinalização normalmente estão localizados na superfície celular e iniciam a sinalização no citosol, em seguida, ocorre uma fase nuclear durante a qual a expressão do gene é alterada. 

Muitos tipos diferentes de receptores de sinalização contribuem para a imunidade inata e adaptativa, uma das categorias mais importantes são os receptores do sistema imunológico que pertencem a uma família de receptores em que as tirosinoquinases não receptoras fosforilam os motivos ITAM contendo tirosina nas caudas citoplasmáticas de proteínas no complexo receptor

Alguns dos outros tipos de receptores de interesse na imunologia incluem os da família de receptores tirosinoquinase, os receptores nucleares, receptores serpentina heterotriméricos acoplados à proteína G, e receptores da família Notch.

Os receptores de antígenos em células T e B, bem como os receptores de Fc de Ig, são membros da família de receptores imunes.  

Receptores de antígeno podem produzir resultados muito diferentes, dependendo da afinidade e da valência do antígeno que pode recrutar diferentes números de ITAMs. 

Os correceptores, tais como o CD4 ou CD8 nas células T e CD21 (CR2) em células B, melhoram a sinalização dos receptores de antígenos. Os correceptores ligam-se ao mesmo complexo antigênico que está sendo reconhecido pelo receptor de antígenos.

A sinalização de receptores de antígenos pode ser atenuada por receptores inibitórios.

O complexo TCR é formado por cadeias α e β do TCR que contribuem para o reconhecimento do antígeno e pelas cadeias de sinalização contendo ITAM CD3 γ, δ, e , bem como o homodímero ζ. As cadeias CD3 contêm um ITAM cada, ao passo que cada cadeia ζ contém três ITAMs.  

A ligação do TCR resulta na fosforilação das tirosinas do CD3 e dos ITAMs ζ por quinases da família Src e o recrutamento de ZAP-70 para os fosfo-ITAMs, no qual cada domínio SH2 de ZAP-70 se liga a uma tirosina de ITAM fosforilada. 

A ZAP-70 ativada fosforila resíduos de tirosina nos adaptadores, e enzimas subsequentes são recrutadas para o sinalossomo.

As enzimas que medeiam a troca de GTP para GDP em proteínas G pequenas como Ras e Rac ajudam a iniciar as vias da MAP quinase. Estas vias levam à indução ou ativação dos fatores de transcrição tais como Jun e Fos, componentes do fator de transcrição AP-1.  

A ativação da PLCγ1 leva à liberação de IP3 de PIP2, e IP3 induz a libertação de cálcio dos estoques intracelulares. O esgotamento de cálcio a partir de armazenamentos intracelulares facilita a abertura de CRAC, um canal operado por armazenamento na superfície da célula que mantém os níveis do cálcio intracelular aumentados. O cálcio se liga à calmodulina e ativa as proteínas subsequentes, incluindo a calcineurina, uma fosfatase que facilita a entrada do fator de transcrição NFAT no núcleo. 

O diacilglicerol é gerado na membrana quando a PLCγ1 libera IP3 de PIP2. O DAG pode ativar a PKC-θ, que, entre outras coisas, pode contribuir para a ativação do NF-κB.  

Uma quinase lipídica chamada PI3-quinase converte o PIP2 em PIP3. O PIP3 pode recrutar e ativar proteínas que contém o domínio PH para a membrana plasmática. O PIP3 ativa a Itk em células T e a Btk em células B. Ele ativa a PDK1, uma quinase que pode fosforilar a uma quinase subsequente chamada Akt que medeia a sobrevivência celular. 

Os receptores coestimulatórios iniciam a sinalização separadamente dos receptores de antígeno, mas os estímulos da sinalização a partir de receptores de antígenos e de receptores coestimuladores produzem efeitos sinérgicos no núcleo. O maior receptor coestimulatório nas células T é o CD28.  

A sinalização de células T pode ser inibida pelas fosfatases que podem ser recrutadas por esses receptores inibitórios como CTLA-4 e DP-1. A sinalização de células T também é atenuada pelas ligases de ubiquitina E3, que podem contribuir para o monoubiquitinação e degradação lisossomal de proteínas de sinalização ativadas. 

O receptor de células B é constituído por imunoglobulinas ligadas à membrana e um heterodímero de Igα e Igβ ligados por pontes dissulfeto associadas. Tanto Igα quanto Igβ contêm motivos ITAM nas suas caudas citoplasmáticas. As vias de sinalização ligadas ao BCR são muito semelhantes às vias de sinalização subsequentes ao TCR.

A atenuação da sinalização do receptor imune nas células B, nas células T, e nas células NK, entre outras, é mediada por receptores inibitórios que frequentemente contêm motivos contendo inibidores de tirosina ou ITIMs em suas caudas citoplasmáticas.  

Outro importante mecanismo de atenuação de sinal envolve a ubiquitinação de proteínas de sinalização por ubiquitina ligases E3.

Os receptores de citocinas podem ser divididos em algumas categorias amplas com base em considerações estruturais e mecanismos de sinalização.

Muitos receptores de citocinas usam tirosinoquinases não receptoras chamadas JAKs para fosforilar os fatores de transcrição chamados STATs.

Alguns receptores de citocinas, tais como os da família de receptores do TNF ativam ou tanto a via canônica como a não canônica de sinalização de NF-κB.

A sinalização canônica do NF-κB é ativada dos diversos receptores, incluindo os receptores da família de citocinas de TNF, os receptores TLR, os membros da família de IL-1R, e os receptores de antígenos. A via envolve a ativação de IKKβ no complexo IKK, a fosforilação do inibidor IκBα ativado por IKKβ, a ubiquitinação e degradação proteossômica de IκBα e transporte de NF-κB para o núcleo.  

Fonte: Livro Imunologia Celular e Molecular - 8ª Ed.

Autores: Abul Lichtman, Andrew Abbas