Galvenais audu sader ī bas komplekss

1. Galvenais audu saderības komplekss Major Histocompatibility Complex (MHC)

2. Lekcijas plāns • Galvenais audu saderības komplekss (MHC) • MHC kompleksa atklāšana un tā loma imūnatbildē • MHC organizācija genomā • MHC molekulu struktūra • Peptīdu saistīšanās pie MHC molekulām • MHC molekulu producēšana • Antigēna apstrāde un prezentēšana T limfocītiem • To antigēnu īpašības, kurus atpazīst T limfocīti • Antigēnprezentējošās šūnas • Antigēna apstrāde • Lipīdu antigēnu prezentēšana Ilona Mandrikailona@biomed.lu.lv

3. Nobela prēmija Fizioloģijā vai Medicīnā 1980. gadā “par viņu atklājumiem attiecībā uz ģenētiski noteiktām struktūrām uz šūnu virsmas, kas regulē imunoloģiskās reakcijas" George D. Snell Jean Dausset Baruj Benacerraf Francija ASV ASV

4. Kā tika atklāts Galvenais audu saderības komplekss? Transplanta atpazīšana par savu vai svešu ir iedzimta īpašība.

5. Peļu audu saderības lokuss tika sasaistīts ar gēnu 17.hromosomā, kas kodē asins grupas antigēnu (antigēnu II). Šo gēnu rajonu nosauca par Histocompatibility- 2 vai vienkārši H-2. Ģenētisko reģiona daļu, kas kontrolēja audu atgrūšanu un sastāvēja no vairākiem saistītiem gēniem nosauca par Galveno audu saderības kompleksu - Major Histocompatibility Complex (MHC).

6. Turpmākos 20 gados vienīgā zināmā loma MHC kompleksam bija audu atgrūšana. Transplantācija nav gluži dabīgs fenomens. Kāpēc tad MHC gēni tiek saglabāti evolūcijas gaitā? 1960 un 1970 gados tika atklāts, ka MHC gēniem ir fundamentāla loma visās imūnajās atbildēs pret proteīnu antigēniem.

7. Cilvēka MHC molekulas = Cilvēka Leikocītu Antigēni Human Leukocyte Antigens HLA = H-2 pelēs Jean Dausset pirmais parādīja, ka indivīdiem, kuri atgrūda nieri, parādījās cirkulējošās antivielas, reaģējošas ar limfocītu antigēniem. Šie antigēni (alloantigēni) ir polimorfo gēnu produkti, kuri spēj atšķirt savu no sveša. Pirmie trīs gēni tika nosaukti HLA-A, HLA-B, HLA-C.

8. Class II Class III Class I - 20 gēni - 30 gēni - 15 gēni MHC organizācija genomā Cilvēkam MHC atrodas 6.hromosomas īsajā plecā un aptver 3 500 kb. Antigēna (peptīda) prezentācija Komplementa sistēmas proteīni Antigēna (peptīda) prezentācija b2-mikroglobulīnu kodē gēns, kas atrodas 15.hromosomā

9. HLA-A HLA-C HLA-B TAP 1 un TAP 2 – transporta proteīnu gēni (nozīmīgi antigēnu pārstrādē) TAP - transporter associated with antigen processing

10. 439 96 218 MHC ir poligēns, t.i. satur vairākus dažādus MHC I un II klases gēnus MHC irpolimorfs, t.i.populācijā gēnam ir vairāki varianti.MHC gēni ir vieni no vispolimorfiskākajiem gēniem visā genomā. MHC gēni ir kodominanti ekspresēti katrā indivīdā. Katrā indivīdā vienādā pakāpē tiek ekspresētas mātes un tēva alēles. Tas ļauj palielināt MHC molekulu skaitu nepieciešamo peptīdu piesaistei un T-šūnu prezentācijai.

11. Katrs indivīds ekspresē sešu veidu MHC I klases molekulas uz katras šūnas un tikai nedaudz vairāk MHC II klases molekulas.

12. MHC molekulu funkcijas • ▶Svarīgas molekulas antigēna atpazīšanā un apstrādē. • Inducē un stimulē imūnatbildi. • I klases MHC molekulas • ▶ Piesaista citoplazmā degradētos antigēnus (vīrusu proteīnus) • ▶ Prezentē peptīdus CD8+citotoksiskajiem T- limfocītiem • II klases MHC molekulas • ▶ Piesaistaendocītiskajos pūslīšos degradētus peptīdus • ▶ Prezentē peptīdus CD4+ T limfocītiem palīgiem (T helper)

13. MHC I un II klases molekulu struktūra

14. Kopīgas īpašības visām I un II klases MHC molekulām • Transmembrānas glikoproteīni • Ekspresētas uz šūnu virsmas • Ļoti polimorfas • Iesaistītas imunoregulācijā • Katram proteīnam izšķir 4 rajonus • - Variablais peptīda-saistīšanas rajons • - Konstantais rajons • - Transmembrānas rajons • - Citoplazmiskais rajons

15. MHC I molekulas struktūra 2 polipeptīdu ķēdes: ▪ Garā a-ķēde (45kDa) ▪ Īsā ķēde (12kDa) – b2-mikroglobulīns Nekovalenti saistītais b2-mikroglobulīns palīdz stabilizēt MHC molekulas konformāciju. ► Citoplazmiskais rajons sastāv no 30 bāziskām aminoskābēm un satur fosforilēšanas saitus.

16. MHC I molekulas struktūra ► Transmembrānas rajons – 25 hidrofobās aminoskābes. ►Ļoti konservatīvs a3 domēns pie kura saistās T-šūnu CD8 molekula ►Ļoti polimorfs peptīda saistīšanas rajons, kuru veido abi a1 una2 domēni

17. MHC II molekulas struktūra • Divas aptuveni vienāda garuma • polipetīdu ķēdesa unb. • -ķēde ir 32-34 kD b- ķēde ir 29-32 kD ►Īss citoplazmiskais rajons, kas satur fosforilēšanas saitus. ►Transmembrānas rajons – 25 hidrofobās aminoskābes katrā a un b ķēdē.

18. MHC II molekulas struktūra ►Ļoti konservatīvs b2domēns pie kura saistās T-šūnu CD4 molekula ►Ļoti polimorfs peptīda saistīšanas rajons, kuru veido abi a1 unb1 domēni

20. Pilnībā nokomplektētas MHC molekulas ir heterotrimēri MHC I MHC II a- ķēde a- ķēde b- ķēde b2-mikroglobulīns piesaistīts antigēna peptīds piesaistīts antigēna peptīds MHC molekulas bez peptīda ir nestabilas a-ķēdes un b2-mikroglobulīna mijiedarbība pastiprina peptīda antigēna piesaisti Peptīdaantigēna piesaiste stabilizē a-ķēdes un b2-mikroglobulīna mijiedarbību

21. Peptīda piesaiste pie MHC molekulas ir fundamentāli atšķirīga no antigēna piesaistes pie B un T limfocītu antigēnu receptoriem • MHC molekulas uzrāda plašu specifiskumu • peptīdu piesaistē. • Katra MHC molekula var piesaistīt daudz dažādus peptīdus. • MHC molekulas peptīda saistīšanas vietā vienlaicīgi • var piesaistīt tikai VIENU peptīdu. • Peptīdiem, kurus saista MHC molekulas ir kopīgas • strukturālās īpašības, kuras veicina šo piesaisti

22. ☞ MHC I saista 8-11 aminoskābjugarus peptīdus ☞ MHC II saista 10-30 aminoskābju garus peptīdus (optimāli 12-16) ☞ Peptīdi saistās izstieptā konformācijā

23. Peptīdi saistās pie MHC molekulām caur strukturāli līdzīgām enkura aminoskābēm Katrs peptīds satur 1 vai 2 enkura aminoskābes. Enkura aminoskābes (zaļas) nav identiskas, bet ir līdzīgas: F un Y ir aromātiskas aminoskābes V, L un I ir lielas hidrofobas aminoskābes Ir attēloti peptīdi eluēti no divām dažādām I klases MHC molekulām.

24. T-šūnu antigēna receptors atpazīst aminoskābes abos Antigēna peptīdā MHC molekulā Antigēna atpazīšanas specifiskums MHC restrikcija

25. Peptīdu piesaiste pie MHC molekulām • Pie MHC molekulas piesaistītais antigēna peptīds disociē no MHC molekulas ļoti lēni. • Kinētikas disociācijas konstantes variē no stundām līdz pat vairākām dienām. • Cilvēka MHC molekulas neatšķir svešus peptīdus • no saviem peptīdiem. Kāpēc tad mēs parasti neattīstam imūnatbildi pret paša proteīniem?

26. MHC molekulu ekspresija MHC izplatība ir saistīta ar CD4+ un CD8+ T-šūnu funkcijām. ▶ CD8+ T-limfocīti nogalina šūnas, kuras ir inficētas ar intracelulāriem mikrobiem vai vīrusiem. Vīrusi var inficēt jebkuru kodolsaturošu šūnu. ▶ CD4+ T-šūnas palīdz makrofāgiem iznīcināt ekstracelulāros mikrobus un aktivēt B limfocītus antivielu producēšanai.

27. MHC molekulu ekspresija MHC I klases molekulas: Ekspresētas uz visām kodolsaturošām šūnām MHC II klases molekulas: Ekspresētas uz antigēnprezentējošo šūnu virsmas Tiek regulētas ar IFN-g

28. Secinājumi: MHC molekulu struktūra ▶MHC I un II klases molekulām ir ▪ dažāda struktūra, ▪ dažāda izplatība šūnu veidos ▪ dažādas funkcijas ▶Peptīdi, kurus saista MHC I un II klases molekulas ir atvasināti no dažādiem šūnu nodalījumiem un ir dažāda garuma ▶ Interferons-g regulē MHC molekulu ekspresiju

29. Antigēna apstrāde un prezentēšana T limfocītiem

30. Antigēnprezentējošās šūnas

31. Antigēnprezentējošās šūnas (APŠ) • Pārvērš proteīnu antigēnus par peptīdiem = • antigēnu apstrāde. • Eksponē peptīda-MHC kompleksu T-šūnu atpazīšanai. • Ekspresēko-stimulātorus, kuru ir svarīgi T šūnu aktivēšanai. Apoptoze

32. Dažādu šūnu tipi darbojās kā APŠ lai aktivētu naivās un iepriekš diferencētās T-šūnas Naivās CD4+ Naivās CD8+ Diferenciētas CD4+ T-šūnas T-limfocītus (helper)

33. Profesionālās APŠ Vienīgās šūnas, kuru galvenās funkcijas ir antigēnu saistīšana un prezentēšana. Vienīgās APŠ, kuras ir spējīgas ierosināt T-šūnu atbildi.

34. Dendrītiskās šūnas < 1% no šūnu populācijas 25% no epidermas (virsādas) virsmas Dendrītiskās šūnas ierosina T-šūnu atbildi

35. APŠ antigēn-prezentējošās funkcijas tiek pastiprinātas mikrobu produktu ietekmē MHC un ko-stimulātoru ekspresija Uzlabojās antigēna prezentācijas efektivitāte Citokīnu produkcija APŠ Stimulē T šūnu atbildi Hemokīna receptora CCR7 ekspresija Stimulē APŠ migrāciju uz infekcijas vietām

36. Naivās T šūnas ekspresē CCR7 un migrē hemokīni

37. Dendrītiskās un T šūnasin vitro

38. Kāpēc dendrītiskās šūnas ir visefektīvākāsT-limfocītaprimārās atbildes ierosināšanā? • DŠ stratēģiski izvietotas vietās, kur parasti mikrobi iekļūst mūsu organismā. • DŠ ekspresē receptorus, kuri spēj piesaistīt mikrobus • (mannozes un Toll-like receptori). • DŠ pārsvarā migrē uz T-šūnu zonām limfmezglos, caur • kurām cirkulē naivās T šūnas. • Nobriedūšās DŠ ekspresē kostimulātorus, kuri ir nepieciešami naivo T-šūnu aktivēšanai.

39. APŠ funkcijas Antigēna apstrāde Antigēna prezentēšana T-šūnām

40. B šūnas un antivielas Antigēna īpašības, kuras atpazīst T-šūnas Antigēns fizikoķīmiskās īpašības T šūnas

41. Antigēna īpašības, kuras atpazīst T-šūnas

42. Self MHC restriction Katra indivīda T-šūnas atpazīst svešus antigēnus TIKAI TAD, ja šie peptīdi ir piesaistīti un izstādīti uz paša indivīda MHC molekulām. ▶CD4+ T-šūnas atpazīst peptīda- MHC II klases molekulu kompleksus Peptīdi atvasināti no ekstracelulāriem proteīniem, kas APŠ tiek internalizēti pūslīšos.

43. ▶ CD8+ T-šūnas atpazīst peptīda- MHC I klases molekulas Peptīdi ir atvasināti no citozolā esošajiem, parasti endogēni sintezētiem proteīniem ▶Īpaša T-šūnu populācija atpazīst lipīdus ne MHC saistītā ceļā.

44. Antigēna apstrāde

45. Citozolā esošo antigēnu apstrāde MHC I klases saistītai prezentācijai

46. Citozolā esošo antigēnu avots • Vīrusu un intracelulāro mikrobu produkti • Kļūmīgi sintezēti vai aplami salocīti proteīni • (brāķi) • Vēžu šūnas var producēt proteīnu • antigēnus no mutētiem vai • pārekspresētiem gēniem • Peptīdi, kuri nāk no fagosomās • internalizētiem mikrobiem Producē listeriolizīnu, poras veidojošo toksīna proteīnu, kurš ļauj baktērijai izsprukt no pūslīša uz citozolu. Listeria monocytogenesis

47. Citozolā esošo proteīnu proteolītiskā degradācija cytosolic proteins Proteolīze proteosomās Proteīnu degradācija sākās tikai pēc tam, kad pie proteīna ar kovalentām saitēm tiek pievienotas vairākas kopijas neliela polipeptīda- ubikvitīna. Poli-ubikvitīns kalpo kā specifisks signāls proteosomas atkarīgai degradācijai Proteasomas

48. (11S cap) 20S 700 kD Proteīna degradācija Notver un novirza proteīnus uz kameru Proteasoma IFN-g inducē jaunas proteasomas b-subvienības: LMP2, LMP7 un MECL-1, kuras aizvieto atbilstošas katalītiskās subvienības b1, b2 un b5. LMP- Low Molecular Wheight Protease complex

49. izmainīta katalītiskā aktivitāte substrāta specifiskums Producētie peptīdi ir no 6 līdz 30 aminoskābēm gari un parasti satur bāziskās vai hidrofobās aminoskābes C- terminālajā galā.

50. Peptīdu transportēšana no citozola uz endoplazmatisko tīklojumu TAP – Transporter Associatedwith antigenProcessing Peptīdu transports no citozola uz ET ir ATP atkarīgs. Optimāli tiek transportēti no 6 līdz 30 aminoskābēm gari peptīdi ar bāzisko vai hidrofobo C-galu.