Az immunológia alapjai Az MHC-I és MHC-II szerkezete és genetikája. Boldizsár Ferenc 02/16/2012
Antigén felismerés
Receptor Antigén APC
B sejt BcR (Ig) natív nem szükséges
T sejt TcR denaturált (prezentált) szükséges
A T sejtek antigén felismerése “MHC-restrikció” A T sejtek csak a test saját sejtjeinek felszínén kifejeződő MHC-peptid komplexeket ismernek fel. CD8+ (citotoxikus) T-sejt
MHC I-peptid komplex
CD4+ (helper) T-sejt
MHC II-peptid komplex
R. M. Zinkernagel & P. C. Doherty – Nobel Díj (1996.)
Zinkernagel és Doherty klasszikus kísérlete: A virus-specifikus citotoxikus T sejtek egyrészt magára a vírusra, másrészt a saját MHC molekulákra specifikusak.
Definíció • MHC=Major Histocompatibility Complex (=fő hisztokompatibilitási komplex); HLA=Human Leukocyte Antigen • Felfedezés: különféle MHC géneket kifejező egértörzsek közti transzplantációs kísérletek. • Beltenyésztett egérörzsek: testvérek keresztezése 20 generáción keresztül minden egér homozigótává válik minden génlókuszon (genetikusan egyező = “szingenikus”) • A polimorf gének esetében (pl. MHC) minden beltenyésztett törzs egyetlen allélt fog expresszálni az eredeti polpuláció sokféleségéből. • A különböző beltenyésztett egértörzsek “allogenikusak” egymásnak = különböző alléleket hordoznak
Beltenyésztett egértörzsek
A
H2 complex loci and genes (1) E D EB, D1L AA EA EB2 D4
Haplotypes [1-3]
K K1KE6
b (9)
b
b
b
b
-
b
-
b b
b b
bc (9)
b
b
b
b
-
b
-
b
f
d
d
d
d
d
d
d
d
d b
d c
d2
d2
d2
d2
d2
d2
d2
d2
a
a
f
f
f
f
f
f
f
f
d (f)
d
P
O
AB
Q (2)
M
DM
T (2)
Strains (3) BALB.B, C57BL/6(7), C57BL/6J, C57BL/10(7), C57BL/10ScSn 129/J, 129/Ola, A.BY(8), B10.129(6M), C3H.SW (4), C57L/J(8), LP/J d B6.C-H-2 , B10.D2, BALB/c, BALB/cJ, DBA/2, DBA/2J, LG/J, SEA/GNJ, SEC/1ReJ NZB/B1NJ, NZB/BIPt, NZC A.CA, B10.M k
k
k
k
k
k
k
k
k
k b
k b
k2
k2
k2
k2
k2
k2
k2
k2
a
a
p
p
p
p
p
p
p
p
a
e
q
q
q
q
q
-
q
q
b
b
q2
q2
q2
q2
q2
-
q2
q2
a
a
r
r c (r)
r b
B10.RIII(71NS), LP.RIII, RIII, RIIIS/J A.SW, ASW/Sn, B10.S, B10.S/Ola SJL SM/J, B10.SM NZW, NZO 129/Sv
r
r
r
r
r
s
s
s
s
s
s2 v z 129
s2 v z
s2 v z
s2 v z
k
k
k
s2 v z 129 k
a a1 as1
K,D,L=MHC-I A,E=MHC-II
AKR/J, B6.H-2 (6), B10.BR, BALB.K, C3H, C3H/HeJ, C57BR, CBA, CBA/J, CE/J, C3H/Tif, MA/MyJ, RF/J, ST/bJ, B10.BR, C57BR/cdJ, C58/J B10.P, B10.Y, BDP/J, C3H.NB, P/J AU/SsJ, B10.Q, C3H.Q, DBA/1 B10.G, BUB/BnJ, NIH/Ola, SWR/J
r
r
-
s
s
b
b
s2 v z
s2 v z
s2 v z
a b b
a b b
k
d
k/d2 ? k
k
k
k/d k/s
g
d/b
h h1 h2 h4 i i3 i5
k/b k k k/b b/d2 b/k b/k
k k k
k k k
k k k
b b
b b
b b
a b -
s b ?
k k b
b b b
k k
d d
a
j
ja/f?
d (f)
ja
j'/b?
b
m
k/q2
a
A A/J (5), A/He, A/SnSf, A/WySn, B10.A (5) A.AL B10.S(8R) HTG, BALB.G, B10.HTG HTH B10.A(1R) B10.A(2R) B10.A(4R) HTI/Yeda B10.A(3R) B10.A(5R) C3H.JK, I/LnJ, I/St B10.WB, WB/ReJ, WC/Re, WK/Re AKM, B10.AKM
Az egér MHC felfedezése
Histocompatibility-2 (H-2) locus K, D (MHC I. osztály) gének felelősek a graft kilökődésért
Immune response (Ir) genes A, E (MHC II. osztály) gének határozzák meg a különféle protein antigénekkel szembeni reaktivitást
Az MHC-I és MHC-II molekulák jellemzői Jellemző
Class I MHC
Class II MHC
Polipeptid láncok
α (44-47 kD) β2-Mikroglobulin (12 kD)
α (32-34 kD) β (29-32 kD)
Polimorf aminosavmaradékok
α1 és α2 domének
α1 és β1 domének
T sejt koreceptor kötő hely
α3 régió CD8-at köt
β2 régió CD4-et köt
A peptid kötő hely mérete
8-11 AS peptidek
10-25 AS peptidek
Nomenklatúra Humán
HLA-A, -B, -C
HLA-DR, -DQ, -DP
H-2K, H-2D, H-2L
I-A, I-E
Egér
Az MHC-I és MHC-II szerkezete
Az MHC-I és MHC-II szerkezete
MHC-I
MHC-II
MHC-I
MHC-II
Az MHC-I és MHC-II peptid kötése
MHC-I
MHC-II
Nem-kovalens kölcsönhatás a peptidek “horgony”-aminosavai és a peptidkötő hely β-lemezeinek “zsebecskéi” között.
Az MHC-I és MHC-II peptid kötése 1 MHC molekula 3-500 különböző peptidet köthet meg amelyek a kulcspozícióikban tartalmazzák a megfelelő “horgony”aminosavakat.
Az MHC molekula polimorf AS maradékai a peptidkötő hely körül helyezkednek el – ezek felelősek a peptid-specificitásért és a TcRkötésért.
MHC-I peptid kötés
Zárt peptidkötő hely: Konzervált AS maradékok kötik a láncvégi -NH2 és –COOH csoportokat.
MHC-II peptid kötés I-Ak
HLA-DR3
Az MHC gének szerkezete
Az MHC gének szerkezete
HLA térkép
Az MHC (HLA) genetikája 1. poligénes: több különböző I. és II. oszály gén kódolja a különféle specificitású fehérjéket. Emberben 3 klasszikus I. osztály (HLA-A, B, C) és 3 klasszikus II. osztály (HLADR, DP, DQ) gén található. 2. nagymértékben polimorf: minden génnek sok allélje van (a populáció nagyrésze minden lókuszon heterozigóta). HLA-A: >20, B: >50, C: >10 allél. HLA-DR: 20, HLA-DQ: 9, HLA-DP: 6 allél. Nevezéktan: pl. HLA-B*2705= első 2 számjegy – fő allél, második 2 számjegy - szuballél. (w=workshop – nem véglegesített) 3. kodomináns: Mind az anyai mind az apai haplotípusok kifejeződnek a egyes egyénekben, és a különböző fehérjetermékek az összes expresszáló sejten megjelennek.
Az MHC (HLA) genetikája apai 6. kromoszóma HLA-DP HLA-DQ HLA-DR
HLA-B HLA-C HLA-A
α
α β
8-20
MHC II
max. 6
MHC I
β 2
mikrogl.
15. kromoszóma
HLA-DP HLA-DQ HLA-DR
HLA-B HLA-C HLA-A anyai 6. kromoszóma
Az MHC (HLA) genetikája A legtöbb egyén heterozigóta az MHC lókuszokon
ANYAI
APAI
Az MHC I. és MHC II. expressziója MHC I
Minden sejtmaggal rendelkező sejt + thrombocyták.
MHC II
Hivatásos antigén prezentáló sejtek • Dendritikus sejtek • B sejtek • Makrofágok • (Thymus epithel sejtek) Fakultatív antigén prezentáló sejtek pl. gyulladásos epithel
Az MHC orvosi vonatkozásai • Szövet/szerv átültetés – a donornak és a recipiensnek megfelelő HLA haplotípusának kell lennie. • Betegségek HLA-asszociácója (“betegség hajlam”) – egyes betegségek gyakrabban fordulnak elő bizonyos HLA típust expresszáló egyénekben
Betegségek HLA-asszociációja
In: E. Thorsby, B.A. Lie: HLA associated genetic predisposition to autoimmune diseases: Genes involved and possible mechanisms. Transplant Immunology 14 (2005) 175 – 182.
In: N. Singh, S. Agrawal, A.K. Rastogi Infectious Diseases and Immunity: Special Reference to Major Histocompatibility Complex. Emerging Infectious Diseases 3 (1997) 41-49.
