Caracterización de la glicoproteína CD8 mutante responsable de la Deficiencia Familiar de CD8. Estudio de otras inmunodeficiencias que afectan a la función de los linfocitos T citotóxicos

Abstract

La Deficiencia Familiar de CD8 está causada por una mutación puntual (Gly111Ser) en la glicoproteína CD8a que conduce a una ausencia total de la proteína en los linfocitos T y en las células NKs, por lo que proporciona un modelo único para estudiar la función del correceptor CD8 en humanos. Los resultados indican que el correceptor CD8 no sería imprescindible ni para el desarrollo ni para la función efectora de los linfocitos T del linaje citotóxico, aunque el proceso de selección positiva de los linfocitos T restringidos para HLA-I se ve severamente afectado. Puesto que todos los pacientes con Deficiencia Familiar de CD8 pertenecen a la etnia gitana, se investigó la incidencia de la mutación en esta población y en población control (no gitana). La mutación se encuentra restringida a individuos gitanos de la península ibérica, y presenta una frecuencia cromosómica de 1/300. Por otra parte, se analizó el mecanismo por el cual el cambio Gly>Ser conduce a una ausencia total de CD8 en los linfocitos T y en las células NKs de los pacientes. Se diseñaron moléculas quiméricas de las variantes de CD8a nativa (CD8aGly) y mutante (CD8aSer) unidas a un péptido marcador para analizar la expresión de CD8aSer en la membrana de células transfectadas y para estudiar las características bioquímicas de la molécula mutante. Se demostró que la mutación altera la estructura del dominio inmunoglobulina y la biogénesis de CD8aSer (específicamente la capacidad de dimerización, y los procesos de N- y O-glicosilación). La eliminación de la Nglicosilación no conlleva la recuperación de la estructura del dominio IgV-like de CD8aSer ni un aumento de la forma O-glicosilada de la molécula. Sin embargo, la N-glicosilación tiene un papel fundamental en el mecanismo de control de calidad del retículo endoplásmico, puesto que tras el tratamiento con inhibidores de glicosidasas (bloqueo del mecanismo de control de calidad dependiente de N-carbohidratos) la expresión de CD8aSer en su forma madura Oglicosilada aumenta sustancialmente. Con el fin de profundizar en las diferentes enfermedades genéticas que afectan a las células citotóxicas se analizaron diversas inmunodeficiencias primarias relacionadas. Se estudió un caso de deficiencia de HLA-I, otra inmunodeficiencia primaria que afecta a la etapa de reconocimiento antigénico por parte de los linfocitos T CD8+. Se detectó una mutación en TAP2 no descrita anteriormente en una paciente con una clínica muy similar a la que presentan los pacientes con deficiencia de CD8 (infecciones de repetición del tracto respiratorio). La paciente también presenta úlceras en una pierna, y desarrolla un carcinoma epidermoide sobre dichas lesiones. También se estudiaron inmunodeficiencias que afectan a los principales mecanismos efectores de los linfocitos T CD8+ y las células NKs: la secreción de gránulos citotóxicos (Síndrome de Griscelli tipo II-SG- y Síndrome de Chediak-Higashi), y la apoptosis mediada por Fas (Síndrome Linfoproliferativo Autoinmune-ALPS). Se analizó la respuesta inmune en estos pacientes y se realizaron estudios moleculares. Se determinaron los extremos de la deleción en el gen RAB27A, causante de Síndrome de Griscelli tipo II, y se describieron tres nuevas mutaciones en FAS, causantes de ALPS.

Familiar CD8 deficiency is caused by a point mutation (Gly111Ser) at the CD8α glycoprotein leading to total lack of the protein in both T lymphocytes and NK cells, and is a perfect model to investigate CD8 coreceptor role in humans. The results indicate that the CD8 coreceptor would not be necessary either for development or for the effector function of cytotoxic T lymphocyte lineage, although the process of positive selection of T cells restricted for HLA-I was severely affected. Since all patients with Familial CD8 belong to the gypsy population, the incidence of the mutation was investigated in gypsy and non-gypsy (control) individuals. It was found that the mutation is restricted to Gypsy populace in the Iberian Peninsula with a chromosome frequency of 1/300. Furthermore, we examined the mechanism by which the change Gly>Ser leads to a complete absence of CD8 on T cells and in NKs cells of patients. Chimeric molecules of native CD8α (CD8αGly) and mutant (CD8αSer) variants linked to a peptide marker were assembled to analyze the expression of membrane CD8αSer in transfected cells and to study the biochemical characteristics of the mutant molecule. It was shows that the mutation alters the structure of the immunoglobulin domain and the biogenesis CD8αSer (specifically the ability of dimerization, and the processes of N-and O-glycosylation). The elimination of N-glycosylation does not lead to the recovery of the structure of the IgV-like domain of CD8αSer or to the rise of O- glycosylated form of the molecule. However, the N-glycosylation has a key role in quality control mechanism of the endoplasmic reticulum, since after treatment with glycosidases inhibitors (blockade of quality control mechanism dependent on N-carbohydrate) CD8αSer expression in its O-glycosylated mature form is significantly increased. To delve into the different genetic diseases that affect the cytotoxic cells, other related primary immunodeficiencies were analyzed. We studied a case of HLA-I deficiency, another primary immunodeficiency that affects the stage of antigen recognition by CD8 + T cells. A new TAP2 mutation was detected in a patient with clinical manifestations very similar to that shown by patients with CD8 deficiency (recurrent infections of the respiratory tract). The patient had also leg ulcers and developed a squamous cell carcinoma at the previous lesion. Other immunodeficiencies affecting the main effector mechanisms of CD8 + T cells and cells NKS were also studied: the secretion of cytotoxic granules (Griscelli Syndrome Type II-SG-and Chediak-Higashi), and Fas-mediated apoptosis (Autoimmune lymphoproliferative syndrome, ALPS). We analyzed the immune response in these patients and performed molecular studies. A deletion in the RAB27A gene, causing Griscelli syndrome type II, was detected and three new mutations in FAS, causing ALPS, were described.