MHC

1. MHC

2. Az MHC polimorfizmusa (Major histocompatibility complex) Polimorf gén--- több változat (allél) előfordulása az adott génszakaszon (lokuszon) Az MHC a legpolimorfabb fehérjénk, a legtöbb féle változatban jelenik meg a populációban

3. Gén: fehérjék szabályozásához és előállításához szükséges információkat tartalmazó DNS szakasz (ez egy tág definíció) Lókusz: a gén helye a kromszómán Allél: Az adott lókuszon elhelyezkedő gén variáns (az egyedben) Allotípus (immunológiában): Az egyedben kifejeződő allél(ok) típusa

4. A három legfontosabb MHCI, illetve MHCII gén HUMAN LEUKOCYTE ANTIGEN

5. ! ! 2 1 2m 3 Az MHCImolekulák az összes magvas sejten kifejeződnek. Az expresszió mértéke változó, szabályozott, az immunválasz vagy egyes fertőzések befolyásolhatják a sejtfelszínen megjelenő molekulák számát.

6. 1 1 2 2 Az MHCII molekulák csak a hivatásos antigénperzentáló sejteken fejeződnek ki. Dendritikus sejt Makrofág B-sejt Az expresszió mértéke változó, szabályozott, az immunválasz vagy egyes fertőzések befolyásolhatják a sejtfelszínen megjelenő molekulák számát. ! !

7. AZ EMBERI MHC (HLA) POLIMORFIZMUSA AZ EMBERI POPULÁCIÓBAN Pl. a HLA-A lokuszon 218 változat fejeződhet ki 439 218 II osztály 492 allél 269 96 89 42 b a b a b a 19 20 A B C 2 DR DP DQ I osztály A polimorfizmus (allélek) száma

8. MHCI ! Három I-es típusú polimorf génről (HLA-A,HLA-B,HLA-C) íródnak át fehérjék. 077-298-32 HLA-C HLA-B HLA-A MHCI- A sejtjeink személyi száma?!

9. 077-298-32------------------218-329-10 HLA-C HLA-A HLA-B HLA-B HLA-A HLA-C anyai apai

10. Minden egyed, minden magvas sejtje 6 féle MHCI molekulát fejez ki a sejtfelszínen ! HLA-C HLA-A HLA-B HLA-B HLA-A HLA-C anyai apai ~6 x 1015lehetséges egyedi kombináció 10milliárd 1010

11. AZ MHC MOLEKULÁK POLIMORFIZMUSA AZ EMBERI POPULÁCIÓBAN FELTÉTELEZÉS • Az összes MHC allotípus elvileg véletlenszerűen oszlik el a populációban • Az1200 különböző allél bármely másik alléllal együttesen fordulhat elő ~6 x 1015 egyedi kombináció Csak az egypetéjű ikrek HLA lókuszai megegyezőek Az emberi populáció nagyon kevert (outbred) Az MHC genetika nagyon összetett POLIGENITÁS, POLIMORFIZMUS

12. Frekvencia (%) Allél csoportok CAU ASI AFR HLA-A1 HLA- A2 HLA- A3 HLA- A28 HLA- A36 15.18 28.65 13.38 4.46 0.02 5.72 18.88 8.44 9.92 1.88 4.48 24.63 2.64 1.76 0.01 A valóságban az MHC allélek NEMvéletlenszerűen oszlanak el a populációban Az allélek a fajták és a vonalak között haplotípusokban szegregálódnak

13. Az MHCII öröklődése szintén kodomináns. (Mivel egy allélon (pl. DP) mindkét lánc polimorf, a kifejeződő fehérjén az anyai α lánc az apai β lánccal is párba állhat, ez a variációk számát tovább növeli. Kb 16-20 különféle MHCII molekula jelenik meg az egyes sejtek felszínén.) transz transz a b a b 1 1 2 2 cisz transz cisz DP DQ

14. A T-SEJTEK MHC MOLEKULÁKAT HORDOZÓ ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK JELENLÉTÉBEN A SEJTFELSZÍNEN MEGJELENŐ MHC-PEPTID KOMPLEXEKETISMERNEK FEL ! ! Nincs T-sejt válasz T-sejt válasz T Sejtfelszíni MHC-peptidkomplex oldott Ag Peptid antigének Sejtfelszíni natív Ag Sejt felszíni peptidek APC

15. Az MHC molekulák peptid kötése

16. AZ I TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE 2 1 2m 3 ! Egy polimorfαlánc (immungolbulin domének) és egy nem polimorfβ2 mikroglobulin PEPTID PEPTID Stabilizálja a konformációt A peptid kötésért az α1 és α2 domének együttesen felelősek MINDEN MAGVAS SEJTEN KIFEJEZŐDIK

17. 1 1 2 2 AZ II TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE ! Egy polimforαlánc és egy szintén polimorfβ lánc. (immungolbulin domének) PEPTID PEPTIDE A peptid kötésért az α1 és β1 domének együttesen felelősek A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEKEN (DC, makrofág, B-sejt ) JELENIK MEG

18. a-lánc a-lánc Peptid b-lánc Peptid b2m A PEPTIDKÖTŐ HELY GEOMETRIÁJA Az MHC-IImolekula >13 aminosav hosszúságú peptideket köt Az MHC-I molekula 8-10 aminosav hosszúságú peptideket köt

19. Az allélikus polimorfizmus a peptid kötő helyre koncentrálódik Class I Class II (HLA-DR) 1 1 2 1 2m 2 2 3 • Az MHC polimorfizmus befolyásolja • a peptid kötő képességet • A TCR általi felismerést • Az allelikus vairánsok 20 aminosavban is eltérhetnek

20. ! A sejtfelszínen nem (alig) található üres, peptid nélküli MHC I • A peptidkötést követően az MHC a sejt felszínére vándorol, ha a peptidkötés sikertelen, az MHC nem juthat ki a felszínre.

21. ! A bekötődött peptid fixálta a konformációt, azaz nem cserélődik le A sejten belül az MHC-re kötődőtt peptid megjelenik a sejtfelszínen

22. Egy MHC molekulákról leoldott peptidek eltérő szekvenciákkal rendelkeznek de közös motívumokat tartalmaznak N C T Y Q R T R L V I S Y F P E I H L K Y Q A V T T I S Y I P S A K Egy adott MHC I molekulához kötődő peptidek néhány pozicióban állandó aminosav mintázatot mutatnak,de egy MHC sok különböző peptid megkötésére képes ! A közös szekvencia részlet a MOTIF (motívum) A sok peptidre jellemző közös aminosavak illeszkednek az MHCmolekula szerkezetéhez HORGONYZÓ AMINOSAVAK Nem azonosak de hasonlók Y & F aromás V, L & I hidrofób A horgonyzó aminosavak oldalláncai a zsebekbe illeszkednek

23. N C T Y Q R T R L V I S Y F P E I H L K Y Q A V T T I S Y I P S A K R G Y V Y Q Q L S I I N F E K L A P G N Y P A L Egy adott MHC I molekulához kötődő peptidek néhány aminosav pozicióban állandó mintázatot mutatnak,de Az eltérő (allotípusú) MHC molekulák különböző (horgonyzó aminosavakat) peptideket képesek megkötni ! Az eltérő (polimorf) MHC molekulák különboző horgonyzó aminosavakat igényelnek)

24. ! Egyféle MHC sok különböző peptid megkötésére képes Különböző allotípusok különböző peptideket kötnek Nem különbözteti meg a saját illetve idegen peptideket (mindent egyaránt prezentál-bemutat ) A sejtfelszínen egy típusú MHC egy időben sok féle petidet prezentál. Vsz csak néhány MHC mutatja be az immunválaszt kiváltó peptidet T-sejtek jelenléte nem szükséges a peptidkötéshez

25. Egy MHC molekula egy peptidet köt, a sejtfelszínen egy típusú MHC egy időben sok féle petidet prezentál. Vsz. csak néhány MHC mutatja be az immunválaszt kiváltó peptidet Az MHC a sejten belüli peptidek közül nem mindet, de számosat képes megkötni A bemutatásra kerülő peptidek aránya a molekulák sejten belüli koncentrációjától, és az MHC/peptid kapcsolat affinitástól függ. peptid fehérje Fehérje mennyiség nő, pl. vírus fertőzés peptid Az MHCk által nem bemutatott fehérjék

26. Az allélikus polimorfizmus és a peptid kötés következményei:

27. Mi az előnye az MHC típusok sokféleségének? • A patogén mikroorganizmusok osztódása lényegesen gyorsabb, mint az emberi reprodukció • Adott idő alatt a patogéngének sokkal gyakrabban mutálódnak, mint az emberi gének és ezáltal gyakran kikerülhetik az MHC gének változásait • Az egy sejten kifejeződő MHC típusok száma korlátozott • • A populációbannagy számú MHC allél-kombináció van jelen, sok variáns • A variánsok eltérő peptideket képesek bemutatni, azaz eltérő kórokozók ellen jelentenek hatásos védelmet • • Ezek a variánsok nem feltétlenül nyújtanak védelmet az egyes egyed számára, de védik a populációt a kihalástól !

28. A FERTŐZÉSEK KIMENETELE EGY ÉS TÖBB POLIMORF MHC GÉN ESETÉN Többféle MHC-Gén MHC XX v v v v A patogén kikerüli az MHC X általi felismerést v v v v v v v v v v v v v v v v A populáció védett v v v v Példa: Ha csak egyféle MHC molekula (MHC X) lenne a populációban v A populációt a kihalás fenyegetné V – vírus fertőzés által okozott kár

29. ANTIGÉN PREZENTÁCIÓ

30. ! ! A TCR egyszerre ismeri fel az MHC-t és a peptidet

31. A T-SEJTEK MHC MOLEKULÁKAT HORDOZÓ ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEK JELENLÉTÉBEN A SEJTFELSZÍNEN MEGJELENŐ ANTIGÉN EREDETŰ PEPTID – MHC KOMPLEXEKET ISMERNEK FEL AZ ! ! Nincs T-sejt válasz T-sejt válasz T Sejtfelszíni MHC-peptidkomplex oldott Ag Peptid antigének Sejtfelszíni natív Ag Sejt felszíni peptidek APC

32. ! ! B sejt epitóp T sejt epitóp (B sejtek ismerik fel) fehérjék szénhidrátok lipidek DNS szteroidok stb. - mesterséges vegyület is lehet! szöveti vagy oldott (T sejtek ismerik fel) peptidek (8-23 aminosav) (szigorú méretbeli kötöttség!) APC által történő bemutatás szükséges (MHC)

33. ! A sejtfelszínen nem (alig) található üres, peptid nélküli MHC I A bekötődött peptid nem cserélődik le

34. AZ MHC KORLÁTOZÁS JELENSÉGE ! ! Egy adott T-sejt receptor egy adott MHC – peptid komplex felismerésére képes Ha ugyanaz az MHC egy másik peptidet köt, a T-sejt felismerés nem jön létre

35. Tc Th Az exogén fehérjékből származó peptideket (extracelluláris saját, patogén, allergén) a II. típusú MHC molekulák kötik A CD4+ helper T-sejtek ismerik fel Az endogén fehérjékből (saját, vírus, tumor) származó peptideket az I. típusú MHC molekulák kötik Citotoxikus, CD8+ T-sejtek ismerik fel AZ EXOGÉN ÉS ENDOGÉN ANTIGÉNEK FELISMERÉSE ! ! CD8 CD4 MHCII MHCI Exogén Ag Endogén Ag

36. ! AZ ANTIGÉN BEMUTATÁS/PREZENTÁCIÓ FELTÉTELEI • MHC molekulák kifejeződése a sejtfelszínen • Az antigének intracelluláris szintézise – citotoxikus T sejt válasz • Fehérje antigének felvétele azextracelluláris térből – helper T sejt válasz • A fehérje antigének intracellulárisdenaturációja/feldolgozása a T-sejtek számára • Az intracellulárisan feldolgozott fehérje antigének fragmentumai (peptidek) sejtfelszíni bemutatása az MHC molekulák által Az  TCR-ral rendelkező T limfociták a fehérje antigénekből származó peptidek és MHC molekulák által képzett sejtfelszíni komplexek felismerésére szakosodtak

37. Intracelluláris peptidek bemutatása az MHCI által MHCI minden magvas sejten megjelenik

38. ! T-sejtek jelenléte nem szükséges a peptidkötéshez Nem különbözteti meg a saját illetve idegen peptideket (mindent egyaránt prezentál-bemutat )

39. MHCI prezentációhoz szükséges folyamatok: 1, fehérjék lebomlás a citoplazmában 2a peptidek bejuttatása az endoplazmatikus retikulumba 2b MHC szintézis az endoplazmatikus retikulumban 3. peptid kötődés az MHCI-hez 4. Sejtfelszíni megjelenés

40. Proteaszóma fehérje ubiqutin oligopeptidek A sejt összes fehérjéje lebomolhat/lebomlik a proteaszómák által Az MHC molekulák a keletkező rövid peptideket kötik meg Az MHC felszínére a sejten belül kapcsolódnak a peptidek

41. Az MHC fehérjék szintézise is az ER-ban történik

42. Hidrofób transzmembrán domén Lumen of ER ER lumen Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide Peptide ER membrane ER membrán TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-1 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 TAP-2 Citoplazma Cytosol ATP-binding cassette (ABC) domén Proteaszóma által termelt citoplazmatikus peptid antigének A proteaszóma által termelt petidek az endoplazmatikus retikulumba kerülnek. A transzporter 8 aminosavnál hosszabb, hidrofób C-terminálissal rendelkező peptideket pumpál be az ER-ba A peptid származhat saját vagy idegen fehérjéből (Transporters associated with antigen processing (TAP1 & 2))

43. AZ ENDOGÉN ANTIGÉN BEMUTATÁSI ÚT Tc-sejt α-lánc+β2m MHC+peptid SAJÁT ANTIGÉN SAJÁT ANTIGÉN Peptid FEHÉRJE ! Az endoplazmatikus retikulumban szintetizálódó MHCI itt kapcsolódik a peptiddel MHC-I + saját peptid MHC-I + Ag peptid NYITOTT ZÁRT α-lánc TAP1/2 gp96 calnexin Proteaszóma

44. ! A sejtfelszínen nem (alig) található üres, peptid nélküli MHC A bekötődött peptid fixálta a konformációt, azaz nem cserélődik le a sejtfelszínen

45. MHC-I, proteaszóma komponensek,TAP mennyisége egyidejűleg szabályozott Pl. IFN --immunválasz -- általi koordinált kifejeződés Több MHCI-peptid komplex kerül ki a sejtfelszínre

46. Tc Az endogén fehérjékből (saját, vírus, tumor) származó peptideket az I. típusú MHC molekulák kötik Citotoxikus, CD8+ T-sejtek ismerik fel MHCI Minden magvas sejten megjelenik CD8 MHCI Endogén Ag

47. Extracelluláris peptidek bemutatása az MHCII által

48. 1 1 2 2 AZ II TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE ! Egy polimorf αlánc és egy szintén polimorf β lánc. (immungolbulin domének) PEPTID PEPTIDE A peptid kötésért az α1 és β1 domének együttesen felelősek A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEKEN (DC, makrofág, B-sejt ) JELENIK MEG

49. ! ! MHCII általi bemutatás csak a professzionális antigénprezentáló sejtek által. Ezen sejtek által (speciálisan,aktívan) felvett fehérjék kerülhetnek kapcsolatba az MHCII-vel Dendritikus sejt Makrofág B-sejt

50. ! ! • MHCII általi bemutatás: • csak a professzionális antigénprezentáló sejtek által • Extracelluláris antigének bemutatása • CD4+ T sejteknek • Helper (segítő) T -sejtek