Из сказанного выше следует, что антигенные пептиды, распознаваемые Т-клетками, не существуют в свободном виде, а формируются в результате процессинга нативных молекул в АПК. Поскольку продукты генов MHC — трансмембранные молекулы, Т-клетки распознают антигены только в мембраносвязанной форме. Чтобы яснее представить процесс распознавания комплексов MHC—пептид, необходимо вспомнить структуру TCR. Антигенраспознающий участок TCR (ав) формируют V-домены а- и в-цепей. Эти домены содержат по 3 гипервариабельных участка, из которых CDR3 обладает наибольшим разнообразием. С TCR связаны корецепторы CD4 и CD8. Эти молекулы инвариантны и обладают сродством к молекулам MHC, соответственно классов II и I.
Использование для характеристики Т-клеточных антигенов тех характеристик, которые рассматривали ранее как условия проявления антиген- ности молекул в отношении В-лимфоцитов: чужеродности, специфичности и иммуногенности (см. раздел 3.2) позволяет более четко представить различия в механизмах распознавания антигена В- и Т-лимфоцитами. Эпитоп, распознаваемый Т-клетками, включает 2 составляющие — собственно пептид, встроенный в молекулу MHC (вариабельная часть антигена) и прилегающие к пептиду части молекулы MHC (они сами по себе константны, но их конформация изменяется при взаимодействии с пептидом). Таким образом, антиген, распознаваемый TCR, не является ни чисто чужеродным, ни собственным. Р. Цинкернагель и П. Догерти обозначили этот антиген как «измененное свое». Таким образом, антигены, распознаваемые Т-клетками, существенно отличаются от распознаваемых В-лимфоцитами. Установлено, что решающий вклад в распознавание TCR пептидной части антигена вносит гипервариабельный участок CDR3, тогда как менее вариабельные участки CDR1 и CDR2 распознают прилегающие участки молекул MHC. При этом а-цепь TCR контактирует с N-концевой, а в-цепь — с С-концевой частью молекул MHC. Наконец, корецепторы CD4 и CD8 взаимодействуют с инвариантными участками молекул MHC: CD4 — с доменом в2 молекулы MHC-II, CD8 — с доменом а3 молекулы MHC-I.
Специфичность распознаваемого Т-клеткой эпитопа обусловлена, таким образом, не только пептидом, но и — пусть в меньшей степени — молекулой MHC. В отличие от распознаваемых BCR эпитопов, представляющих часть нативной молекулы антигена, Т-клеточные эпитопы в комплексе с молекулами MHC, как правило, не сохраняют нативную конформацию. Состав этих пептидов зависит от точек приложения протеаз-катепсинов, расщепляющих молекулу белка, и от способности пептида встроиться в антигенсвязываю- щую полость молекулы MHC. Т-клеточные пептиды не могут быть конфор- мационными — они всегда линейные. Их специфичность определяется первичной структурой (последовательностью аминокислот), характером укладки пептида в полости и возможностью формирования вторичной структуры — а-цепи. Протяженность эпитопов, распознаваемых TCR, соответствует длине пептидов, презентируемых в составе молекул MHC. Именно поэтому для антигенов, распознаваемых CD4+ Т-клетками, которые распознают пептиды в составе молекул MHC-II, длина эпитопов несколько больше, чем для антигенов, распознаваемых CD8+ Т-клетками в составе MHC-I.
Таким образом, принципы формирования специфичности эпитопов, распознаваемых Т- и В-клетками, различны. Именно поэтому их картирование в одних и тех же молекулах показывает, что эпитопы для В- и Т-клеток почти не перекрываются. Как и в случае В-клеточных эпитопов, существует явление доминантности Т-клеточных эпитопов: одни из них индуцируют более выраженный ответ, чем другие. Хотя не все механизмы иммунодоминатности выяснены, очевидно, что наибольшую роль при этом играет степень сродства различных участков молекулы, вырезаемых катеп- синами, к антигенсвязывающим полостям молекул МНС, присутствующих на клетках данного организма. Для теоретического предсказания локализации Т-клеточных эпитопов (это важно для конструирования синтетических вакцин) используют совсем другие принципы, чем для конструирования эпитопов, распознаваемых антителами и ВCR.
Аффинность взаимодействия эпитопов с TCR значительно ниже, чем эпитопов с активными центрами антител. Обычно аффинность TCR имеет порядок 10-5—10-6 М. Вовлечение в реакцию корецепторов позволяет повысить аффинность взаимодействия на 2 порядка. Но даже величина 10-7—10-8 M слишком мала для запуска сигнала, необходимого для активации Т-клеток. Эта проблема решается с помощью дополнительных механизмов, связанных с формированием в зоне контакта АПК с Т-лимфоци- том специальной супрамолекулярной структуры — иммунного синапса (см. раздел 3.4.1.3).
Сродство корецепторов CD4 и CD8 к молекулам MHC разных классов (соответственно, II и I) имеет важное значение для «разделения труда» Т-клеток, несущих эти корецепторы. CD4+ Т-клетки получают сигнал от АПК и отвечают на внеклеточные антигены, т.е. на молекулы, локализованные вне клеток или в эндосомах. CD4+ Т-клетки участвуют в защите от таких патогенов. Активирующий сигнал эти лимфоциты получают от дендритных клеток, представляющих им антиген в составе молекул MHC-II. В связи с выполняемыми ими функциями, CD4+ Т-клетки называют Т-хелперами. CD8+ Т-клетки, распознавая внутриклеточные белки, пре- зентируемые в составе молекул MHC-I, участвуют в защите от внутриклеточных патогенов. Основная функция CD8+ Т-клеток — цитолиз (убийство, киллинг) инфицированных клеток. Выполнение этой функции CD8+ Т-клетками облегчается тем, что молекулы MHC-I присутствуют на всех ядросодержащих клетках организма. CD8+ Т-клетки называют цитотоксическими Т-лимфоцитами, или Т-киллерами.
Иммуногенность Т-клеточных антигенов зависит от структуры исходной белковой молекулы. Прежде всего она должна быть чувствительна к действию внутриклеточных протеаз (иначе из нее не будут выщепляться пептиды, встраивающиеся в молекулу MHC). Второе условие иммуно- генности Т-клеточных антигенов — способность пептида встраиваться в антигенсвязывающую полость молекулы MHC. Очевидно, это наиболее важное условие, поскольку через этот механизм реализуется генетический контроль иммунного ответа. Он определяется генами MHC. Тонкие особенности структуры антигенсвязывающей полости молекул MHC определяют предпочтение в связывании одних пептидов и невозможность связывания других. В первом случае формирующийся Т-клеточный антиген будет высоко иммуногенным, во втором — он может вообще не обладать имму- ногенностью. Таким образом, MHC-генотип определяет эффективность защиты от патогенов, влияя на формирование Т-клеточных эпитопов. Когда рассматривали особенности иммуногенности В-клеточных антигенов (см. 3.2.1.2), упоминалось, что некоторые свойства, придающие молекуле иммуногенность, реализуются через вовлечение в гуморальный иммунный ответ Т-клеток. Действительно, поскольку антитела образуются клетками В-ряда при участии Т-хелперов, на иммуногенность В-клеточных антигенов косвенно влияет способность этих молекул активировать CD4+ Т-хелперы и способность эпитопов встраиваться в молекулы МНС класса II.
Т-клеточные эпитопы обладают чрезвычайно широкой перекрестной реактивностью, существенно превосходящей таковую для эпитопов, распознаваемых В-клетками. Такая перекрестная реактивность в значительной степени определяется особенностями распознавнаия Т-клеточных эпитопов, в частности низкой аффинностью TCR к комплексу MHC—пептид. Вовлечение корецепторов влияет на уровень перекрестной реактивности. При распознавании с участием CD4 кросс-реактивность выше, чем с участием CD8. Перекрестная реактивность TCR играет важную роль при развитии и селекции Т-клеток: как будет показано далее, в тимусе выживают только Т-лимфоциты, чьи клеточные рецепторы способны распознавать с умеренной степенью сродства собственные молекулы MHC, несущие аутологичные пептиды. После созревания Т-клетки должны распознавать «собственные» молекулы MHC, несущие чужеродные антигенные пептиды, что они и осуществляют на основе перекрестной реактивности.
Важная особенность Т-клеточного распознавания проявляется в ситуации, когда объектом распознавания являются сами молекулы МНС, как это имеет место при трансплантации чужеродных клеток и тканей, особенно аллогенных, т.е. принадлежащих тому же виду, но генетически отличных. В этом случае могут быть задействованы 2 механизма распознавания. С одной стороны, Т-клетки могут распознавать пептидные фрагменты донорских молекул MHC, в составе молекул MHC хозяина. Так распознаются продукты «слабых» генов гистосовместимости (т.е. не MHC) и частично — продукты MHC. Другой вариант — «прямое» распознавание чужеродной молекулы MHC рецептором Т-клетки. Детали этого распознавания не выяснены. По-видимому, чужеродная молекула MHC, независимо от специфичности презентируемого пептида, «рассматривается» рецептором Т-лимфоцита как «измененное свое».