O HLA-F (antíxeno de histocompatibilidade de clase I HLA, cadea alfa F) é unha proteína que nos humanos está codificada polo xene HLA-F do cromosoma 6. É unha molécula intracelular baleira que codifica unha cadea pesada non clásica ancorada á membrana, que forma un heterodímero cunha cadea lixeira, a β-2 microglobulina. Pertence aos parálogos da cadea pesada da clase I dos HLA que se diferencia da maioría das cadeas pesadas do HLA. O HLA-F está localizado no retículo endoplasmático e aparato de Golgi, e tamén é único no sentido de que mostra poucos polimorfismos na poboación humana en comparación con outros xenes HLA; porén, atopáronse diferentes isoformas a partir de numerosas variantes de transcrición do xene HLA-F. A súas vías inclúen a sinalización do IFN-gamma e a fosforilación mediada por CDK (quinase dependente de ciclina) e a eliminación da proteína Cdc6 de Saccharomyces cerevisiae, o cal é fundamental para unha replicación do ADN funcional.
O HLA-F no locus HLA O complexo maior de histocompatibilidade (MHC) é un grupo de proteínas da superficie celular que nos humanos se denomina complexo do antíxeno leucocitario humano (HLA). Estas proteínas están codificadas nun agrupamento de xenes chamado locus HLA, o cal ocupa un tramo de ~ 3Mbp situado no brazo curto do cromosoma 6, concretamente 6p21.1-21.3. As proteínas MHC clasifícanse en tres grandes categorías: clase I, II e III. Dentro do locus HLA hai uns 140 xenes, que se denominan xenes HLA. O HLA-A, o B e o C son os xenes de clase I clásicos e o HLA-E, F e G son os xenes de clase I non clásicos. A proteína codificada polo xene HLA-F foi illada orixinalmente da liña celular 721 linfoblastoide humana.
Xene
O xene HLA-F está localizado no brazo curto do cromosoma 6, en posición telomérica con respecto ao locus HLA-A. O HLA-F ten pouco polimorfismo alélico e está altamente conservado noutros primates. O HLA-F parece ser un recombinante entre dúas familias multixénicas, unha que comprende secuencias conservadas atopadas en todas as proteínas da clase I (que atravesan a membrana só unha vez) e outra familia de xenes distinta cun 3’ UTR conservado. Moitos destes xenes son intensamente transcritos e expresados diferencialmente. O xene da cadea pesada contén 8 exóns. O exón 1 codifica o péptido líder, os exóns 2 e 3 codifican os dominios alfa1 e alfa2, que son os supostos sitios de unión dos péptidos, o exón 4 codifica o dominio alfa3. os exóns 5 e 6 codifican a rexión transmembrana e os exóns 7 e 8 a cola citoplasmática. Porén, os exóns 7 e 8 (que formarían a cola citoplasmática) non se traducen debido a un codón de terminación da tradución en pauta que hai no exón 6.
Proteína
A proteína HLA-F é unha molécula de ~40-41 kDa con dominios conservados. O exón 7 está ausente no ARN mensaxeiro do HLA-F. A ausencia deste exón produce unha modificación na cola citoplasmática da proteína que a fai máis curta comparada coas proteínas de clase I do HLA clásicas. A cola citoplasmática axuda ao HLA-F a saír do retículo endoplasmático, e esa función faina principalmente o aminoácido valina que se atopa no extremo C-terminal da cola.
Estrutura
A estrutura do HLA-F é similar á doutras proteínas de clase I do HLA, con dominios correspondentes a oito exóns. Dos residuos clave que probablemente forman o piso do suco para o péptido, a posición 97 está ocupada por unha glicina cuxa cadea lateral é un só protón, mentres que na maioría das estruturas de clase Ia alí hai un residuo cargado e na HLA-E hai un voluminoso triptófano hidrófobo. Se o suco do HLA-F se une a un péptido, entón o residuo de glicina crea un espazo na porción media do suco que permitiría que cadeas laterais máis grandes encaixasen e fosen acomodadas. Este xene de clase I non clásico tamén ten dous residuos de histidina (His 114-His116) próximos entre si no piso do suco C-terminal, similares á His-9-His99 do HLA-E. As Tyr 7, Tyr 59, Tyr 159 e Tyr 171, que tipicamente están implicadas na rede de pontes de hidróxeno establecidas cos residuos N-terminais do péptido, están conservadas.
Entre as posibles rexións peto que ten o HLA-F unha das probables situacións é que o peto A sexa hidrófobo e similar ao do HLA-E, e que o peto B conserve a Met 45 e a Ala 67, que tamén caracterizan o peto do HLA-E e probablemente son residuos hidrófobos e grandes. Porén, o peto C difire significativamente do peto do HLA-E e ten semellanzas co peto C do HLA-B8. Na rexión do peto D desta proteína, a Asn 99 pode favorecer a presenza dun residuo cargado, pero para os outros residuos dese peto, incluíndo a fenilalanina as predicións son difíciles de facer. Porén, o peto F da HLA-F parece ben conservado respecto ao HLA-E e as outras moléculas de clase Ia e probablemente favorece a presenza dun grupo alifático, como o da leucina.
Expresión As moléculas de clase I do HLA clásicas interaccionan co HLA-F pola súa cadea pesada. Porén, as moléculas de clase I do HLA só interaccionan co HLA-F cando están na forma dun confórmero aberto (libre de péptido). Así, o HLA-F exprésase independentemente do péptido unido.
Expresión intracelular O HLA-F exprésase intracelularmente en linfocitos do sangue periférico, células linfocíticas en repouso (B, T, NK e monocitos), amígdalas, bazo, timo, vexiga urinaria, cerebro, colon, riles, fígado, linfoblastos, leucemia de células T, coriocarcinoma e carcinoma.
Expresión extracelular
O HLA-F exprésase na superficie celular dos linfocitos activados, células HeLa, células lifoblastoides transformadas polo virus de Epstein-Barr (EBV) e nalgunhas liñas celulares de monocitos activados. A expresión na superficie celular do HLA-F coincide coa resposta inmunitaria activada, xa que o HLA-F se atopa principalmente na superficie de células T de memoria estimuladas, pero non en células T reguladoras circulantes.
Expresión durante o embarazo No primeiro trimestre, o HLA-F exprésase debilmente nos elementos trofoblásticos que se encontran fóra das vilosidades (células trofoblásticas extravilosas). A súa expresión increméntase e son translocadas á superficie celular durante o segundo trimestre, coincidindo co crecemento fetal, o cal, visto en contexto, suxire que exerce un papel no desenvolvemento.
Interacción coas células NK
O HLA-F pode expresarse de dúas maneiras na superficie celular: con β2m e un péptido en complexo coa cadea pesada do HLA-F ou sen o péptido e a β2m como un confórmero aberto con só a cadea pesada. Pode transportarse desde o retículo endoplasmático parcialmente coa axuda da tapasina, independente do complexo da proteína TAP, tipicamente asociada co procesamento e transporte do antíxeno. O confórmero aberto (OC, do inglés open conformer) HLA-F pode formar homodímeros e heterodímeros con distintos OCs de clase I do HLA, o cal pode indicar que están implicados na presentación cruzada de antíxenos extracelulares.
Os OCs do HLA poden unirse a outros receptores distintos do complexo HLA co β2m e o péptido, algo moi relevante para explicar as diversas funcións do HLA-F. Entre estes receptores están receptores inmunes inhibitorios e activadores expresados principalmente en células asasinas naturais (NK), pero tamén noutras células inmunes. Para facer isto, os OCs do HLA únense ao receptor activador KIR3DS1 e aos receptores inhibidores KIR3DL1 e KIR3dL2.
Estudos recentes suxiren que o HLA-F tamén presenta péptidos longos (de 7 a máis de 30 aminoácidos) aos receptores de célula T. Poden facer isto debido a unha substitución de aminoácidos na posición 62 que forma un suco de final aberto con extensións N-terminais. Aínda non se sabe se isto podería ter consecuencias na regulación inmune na zona de contacto feto-materna.
Regulación transcricional do HLA-F No promotor do HLA-F, ambos os módulos reguladores estudados mostran homoloxía cos xenes do MHC de clase I clásicos. O HLA-F ten un sitio amplificador xenético κB1 conservado que se une a NF-κB, pero o xene HLA-F non é inducido por un NF-κB que non estea flanqueado por secuencias reguladoras (como IRSE) que proporcionan unha función de axuda. O IRSE do HLA-F é homólogo doutros xenes do MHC de clase I clásicos. O INF-γ tamén induce o HLA-F cos seus IRSE (elemento de resposta estimulado polo interferón). Ademais, tamén é inducido por CIITA, un coactivador transcricional que regula a transcrición dos xenes do MHC de clase II.
Función
O HLA-F pertence aos parálogos da cadea pesada da clase I do HLA non clásicos. Comparado coas moléculas de clase I do HLA clásicas, mostra moi poucos polimorfismos. Esta molécula da clase I existe como heterodímero asociado coa cadea lixeira de β-2 microglobulina invariante.
Actualmente o HLA-F é a molécula do HLA máis enigmática. Polo tanto, as súas funcións precisas aínda están por resolver. Porén, en contraste con outras moléculas do HLA, principalmente se encontra intracelularmente e raramente chega á superficie celular, por exemplo por activación de células NK, B e T. A diferenza das moléculas de clase I do HLA clásicas, que posúen dez aminoácidos moi conservados responsables do recoñecemento de antíxenos, o HLA-F só ten 5, o que suxire que ten unha función biolóxica distinta da presentación de péptidos. Despois da activación das células inmunes, o HLA-F únese a formas libres de moléculas de clase I do HLA e chega á superficie celular en forma de heterodímero. Deste modo, o HLA-F estabiliza as moléculas de clase I do HLA que aínda non se uniron a péptidos, actuando así como unha chaperona e transportando as moléculas libres de clase I do HLA entre o interior e a superficie celular.
Asociación con ligandos especializados
O HLA-F observouse só nun subconxunto de membranas celulares, principalmente nas de células B e linfocitos activados. Como resultado, suxeriuse que o seu papel implica a asociación con ligandos especializados que están dispoñibles na membrana celular de células activadas. Por exemplo, o HLA-F pode actuar de ligador de péptidos en ILT2 e ILT4. O HLA-F pode asociarse co TAP (transportador asociado co procesamento do antíxeno) e co complexo multimérico implicado na carga do péptido.
Tolerancia inmune materna
Observouse que as tres proteínas de clase I do HLA non clásicas exprésanse nos trofoblastos placentarios en contacto con células inmunes maternas. Isto suxire que estas proteínas colaboran na resposta inmune e que o HLA-F xoga un papel fundamental nas respostas inmunes materna e normal. O HLA-F tamén se expresa nos trofoblastos extravilosos da decidua. Durante o embarazo, o HLA-F interacciona con células T reguladoras e trofoblastos extravilosos mediando a tolerancia materna ao feto.
Comunicación intermolecular
Durante a interacción entre o HLA-F e a cadea pesada das moléculas de clase I do HLA en linfocitos activados, o HLA-F exerce unha función de chaperona, acompañando a cadea pesada dos HLA de clase I á superficie celular e estabilizando a súa expresión en ausencia de péptido. O HLA-F únese principalmene a formas alélicas dos confórmeros abertos dos HLA de clase I, mais non se une a complexos de péptidos.
Os padróns de expresión do HLA-F en células T indican que o HLA-F intervén na vía de comunicación entre as células Treg e as células T activadas, nas que o HLA-F sinaliza que se activou a resposta inmune. Durante esta comunicación, ou ben o HLA-F orixina a secreción de citocinas inhibitorias polas células T reguladoras, ou ben proporciona un sinal inhibitorio simple ás células T reguladoras, permitindo que se produza unha resposta inmune normal.
Presentación cruzada de antíxenos exóxenos