抗原処理

抗原プロセシング、または細胞質経路は、 Tリンパ球と呼ばれる免疫系の特別な細胞に提示するために抗原を準備する免疫学的プロセスです。これは、抗原提示経路の段階であると考えられています。このプロセスには、生物自身の（自己）タンパク質または細胞内病原体（ウイルスなど）、または貪食された病原体（細菌など）からの抗原を処理するための2つの異なる経路が含まれます。クラスIまたはクラスII主要組織適合性複合体（MHC）分子上でのこれらの抗原のその後の提示は、どの経路が使用されるかによって異なります。抗原が細胞表面で安定して発現される前に、MHCクラスIとクラスIIの両方が抗原に結合する必要があります。MHC I抗原提示は通常（交差提示を考慮すると）、抗原プロセシングの内因性経路を含み、MHC II抗原提示は抗原プロセシングの外因性経路を含みます。クロスプレゼンテーションには外因性経路と内因性経路の一部が関与しますが、最終的には内因性経路の後半部分（例：MHC I 分子に結合するための抗原のタンパク質分解）が関与します。

2 つの経路を区別することは有用ですが、細胞外由来のペプチドが MHC クラス I のコンテキストで提示され、細胞質ペプチドが MHC クラス II のコンテキストで提示される場合もあります (これは樹状細胞でよく発生します)。

内因性経路は、細胞ペプチド断片を MHC クラス I 分子の細胞表面上に提示するために使用されます。ウイルスが細胞に感染していた場合、ウイルスペプチドも提示され、免疫系が感染細胞を認識して殺すことができます。細胞内の消耗したタンパク質はユビキチン化され、プロテアソーム分解の対象となります。プロテアソームは、タンパク質を約 9 個のアミノ酸からなるペプチドに分解します (MHC クラス I 分子のペプチド結合溝に適合する長さ)。粗面小胞体の膜を貫通するタンパク質である抗原処理に関連するトランスポーター (TAP) が、ペプチドを粗面小胞体 (ER) の内腔に輸送します。また、粗面小胞体内では、カルネキシン、カルレティキュリン、ERp57、結合免疫グロブリンタンパク質（BiP）などの一連のシャペロンタンパク質が、クラスI MHCの適切な折り畳みとβ2ミクログロブリンとの結合を促進します。部分的に折り畳まれたMHCクラスI分子は、タパシンを介してTAPと相互作用します（完全な複合体にはカルレティキュリンとErp57、マウスではカルネキシンも含まれます）。ペプチドがER腔に輸送されると、待機しているMHCクラスI分子の溝に結合し、MHCを安定化して、ゴルジ体によって細胞表面への輸送を可能にします。

外因性経路は、特殊な抗原提示細胞によって、細胞がエンドサイトーシスしたタンパク質から派生したペプチドを提示するために利用されます。ペプチドはMHCクラスII分子上に提示されます。タンパク質はエンドサイトーシスされ、エンドソーム内の酸依存性プロテアーゼによって分解されます。このプロセスには約1時間かかります。^[1]

粗面小胞体中の新生 MHC クラス II タンパク質は、ペプチド結合溝が Ii (不変鎖、三量体) によってブロックされており、細胞ペプチドまたは内因性経路からのペプチドと結合するのを防いでいます。不変鎖は、小胞内の MHC クラス II を小胞で小胞から排出する役割も果たしています。これは、エンドサイトーシスされて分解されたタンパク質を含む後期エンドソームと融合します。不変鎖は段階的に分解され、ペプチド結合溝をブロックしたままの「クラス II 関連不変鎖ペプチド」( CLIP ) と呼ばれる小さな断片だけが残ります。MHC クラス II に似た構造であるHLA-DM は、CLIP を取り除き、エンドソームからのペプチドと置き換えます。安定した MHC クラス II が細胞表面に提示されます。^[2]

クロスプレゼンテーションでは、細胞外タンパク質由来のペプチドがMHCクラスIのコンテキストで提示されます。細胞は外因性経路から開始しますが、抗原を内因性経路に転換します（細胞質転換）。これにより、細胞は、感染時に細胞機構による抗原遺伝子からの抗原の合成を含む内因性経路の部分をスキップすることができます。これは、内因性経路は、MHC Iで抗原を提示できるようになる前に感染を伴う可能性があるためです。クロスプレゼンテーションにより、そのために必要な労力が節約され、専門的な抗原提示細胞（樹状細胞）は感染することなく抗原を処理して提示することができます。これは樹状細胞では起こりにくく、内因性経路を使用した抗原処理の非常に一般的なシナリオです。^[3]すべての抗原提示細胞がクロスプレゼンテーションを使用するわけではありません。

サイトロメガウイルス科の特定の種は、感染細胞に US2、3、6、および/または 11 などのタンパク質を生成させる可能性があります。US11 および US2 は MHC I を細胞質に誘導します。US3 は ER での MHC I の輸送を阻害します (内因性経路およびクロスプレゼンテーションの一部)。US6 は TAP による MHC I へのペプチド輸送をブロックします。

結核菌はファゴソームとエンドソームの融合を阻害し、ファゴソームの過酷な環境による破壊を回避します。^[4]

一部のヘルペスウイルスの ICP47 は、TAP によるペプチドの輸送をブロックします。一部のヒトヘルペスウイルス 7 の U21 は、特定の MHC I 分子に結合し、リソソーム分解をターゲットにします。

一部のアデノウイルスの E19 は、MHC I が内因性経路の適切な場所へ移動するのを阻害します。

一部の HIV 株の Nef は、MHC 分子が細胞質に戻る動きを促進し、抗原の提示を妨げます。

ランゲルハンス細胞は、間質細胞とともに非リンパ組織に存在する樹状細胞の特殊なタイプです。これらの細胞（未熟な状態）が抗原細胞や病気の原因となるウイルスなどと接触すると、これらの細胞は炎症刺激を生成し、抗原処理を開始してリンパ節に移動し、そこでこれらの APC が成熟した T リンパ球に抗原を提示します。

T 依存性抗原 – 特定の抗体の形成を誘導するために T 細胞の支援を必要とする抗原。T 非依存性抗原 – B 細胞を直接刺激する抗原。

リンパ球は、血液中を循環する 5 種類の白血球または白血球のうちの 1 つです。成熟したリンパ球はどれも見た目はほぼ同じですが、機能は多様です。最も多く存在するリンパ球は次のとおりです。

• Bリンパ球（単にB細胞と呼ばれることが多い）
• Tリンパ球（T細胞とも呼ばれる）

B 細胞は骨髄で生成されます。T 細胞の前駆細胞も骨髄で生成されますが、骨髄から出て胸腺で成熟します (これが胸腺という名称の由来です)。各 B 細胞と T 細胞は特定の抗原に特異的です。つまり、これらの各細胞は特定の分子構造 (抗原など) に結合できるということです。結合の特異性は、抗原に対する特定の受容体、つまりB 細胞受容体(BCR) とT 細胞受容体(TCR) に存在します。BCR と TCR はどちらも次の特性を共有しています。

• これらは膜貫通タンパク質です。
• これらは、細胞表面に露出した何千もの同一のコピーとして存在します。
• これらは細胞が抗原に遭遇する前に作られます。
• それらは、DNAセグメントの組み換えによって組み立てられた遺伝子によってコード化されます。

各受容体には固有の結合部位があります。この部位は抗原決定基またはエピトープと呼ばれる抗原の一部に結合します。酵素とその基質間の結合と同様に、結合は受容体の表面とエピトープの表面の相補性に依存し、主に非共有結合力によって発生します。抗原受容体がエピトープにうまく結合し、追加のシグナルが伴うと、次のようになります。

1. 細胞を刺激してG _{0 を}終了し、細胞周期に入ります。
2. 有糸分裂を繰り返すことで、同じ抗原受容体を持つ細胞のクローン、つまり同一の特異性を持つ細胞のクローンが発達します。BCR と TCR は次の点で異なります。

• それらの構造
• それらをコードする遺伝子
• 結合するエピトープの種類

BCR は、無傷の抗原 (ジフテリア・破傷風・百日咳ワクチンに導入されたタンパク質であるジフテリアトキソイドなど) に結合します。これらは、細胞外液に存在する可溶性分子である場合もあれば、マクロファージや樹状細胞などの抗原提示細胞の表面から B 細胞が取り込んだ無傷の分子である場合もあります。結合した抗原分子は、受容体を介したエンドサイトーシスによって B 細胞に取り込まれます。抗原はさまざまなプロテアソームによってペプチド断片に分解され、クラス II 組織適合性分子とともに細胞表面に付着して表示されます。この構造に固有のヘルパー T 細胞 (つまり、相補的な TCR を持つ細胞) は、この B 細胞に結合し、次のようなリンフォカインを分泌します。

1. B細胞を刺激して細胞周期に入る
2. B 細胞は有糸 分裂を繰り返し、同一の BCR を持つ細胞のクローンを生成します。
3. B 細胞は、BCR を膜貫通タンパク質として合成するのではなく、可溶性バージョンとして合成するように切り替えます。
4. クローン細胞は形質細胞に分化し、可溶性BCRを分泌する。これを抗体と呼ぶ。

T 細胞には、TCR が異なる 2 種類があります。

1. アルファ/ベータ (αβ) T 細胞: TCR はアルファ鎖とベータ鎖のヘテロ二量体です。各鎖には可変 (V) 領域と定常 (C) 領域があります。V 領域にはそれぞれ、抗原結合部位を構成する 3 つの超可変領域が含まれています。
2. ガンマ/デルタ (γδ) T 細胞: これらの TCR も、デルタ鎖と対になったガンマ鎖のヘテロ二量体です。これらは、自然免疫応答と獲得免疫応答の両方の特性を示すため、2 つの免疫システムをつなぐものと考えられています。

これからの議論は、アルファ/ベータ T 細胞に関するものです。TCR (αβ T 細胞) は、抗原提示細胞(APC) と呼ばれる他の細胞の表面に表示される二分子複合体に結合します。この複合体は、組織適合性分子の溝内にある抗原の断片で構成されています。この複合体は、「パンの中のホットドッグ」に例えられています。^{[引用が必要]}

• 主要組織適合遺伝子複合体（MHC）
• T細胞
• クロスプレゼンテーション
• 抗原提示細胞
• 抗原提示
• ポリクローナル反応

• リチャード A. ゴールドスビー他 (2002)。免疫学(第 5 版)。WH フリーマン。ISBN 0-7167-4947-5。

• 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)における抗原+処理