Transcript MHC antigeny

MHC antigeny
Prof. RNDr. Ilona Hromadníková, PhD.
Antigeny
• Exoantigeny – cizorodé látky z vnějšího
prostředí rozpoznané IS (nejčastěji infekční
mikroorganismy)
• Autoantigeny – antigeny z vlastních buněk
• Superantigeny – exoantigeny, nespecifická
aktivace lymfo nezávisle na Ag specifitě
• Alergeny – u vnímavého jedince vyvolávají
patologickou (alergickou) imunitní reakci
Antigeny - struktura
Makromolekuly nebo nízkomolekulární látky
(hapteny) navázané na vysokomolekulární nosič
• Rozpustné nebo exprese na buněčném povrchu
• Proteiny, glykoproteiny, polysacharidy, lipidy,
lipoproteiny, nukleové kyseliny, atd.
• Epitop – část antigenu rozpoznaná imunitními
receptory
• Imunokomplexy – komplex antigenu s
protilátkou, případně na ně vazba
komplementového fragmentu
GP MHC I. třídy
• exprese na všech jaderných buňkách organismu (zralé
ERY ne), různá míra exprese na různých buňkách
• váží antigenní peptidy buňce vlastní (buňky staré,
stresované, nádorové), peptidy virového původu, peptidy
původem z baktérií žijících v cytosolu
• prezentace antigenních peptidů cytosolického původu
CD8+ cytotoxickým T lymfocytům
• jsou rozeznávány i NK buňkami, jejich aktivačními (KAR
– MICA, MICB, ULBP) a inhibičními receptory (KIRHLA-C, HLA-G)
Struktura GP MHC I. třídy
• 2 polypeptidové řetězce:
α – řetězec: prochází membránou, obsahuje 3
globulární domény , kódován v MHC genové oblasti
(chromozóm 6) , nekovalentně asociován s menším:
β2 – mikroglobulinem (β2-m): není polymorfní,
kódován mimo MHC (chromozóm 15)
• α1 a α2 tvoří stěny žlábku vázajícího endogenní
peptidy (8-10 AMK) na povrchu molekuly MHC. Žlábek
je lemován dvěma α – helixy a jeho dno je tvořeno
osmi antiparalelními β řetězci. Vazebné místo pro
peptid je uzavřené.
• původ peptidu: produkt normální a/nebo nádorové
buňky, virového původu
GP MHC I. třídy
2 skupiny MHC I. třídy: klasické a neklasické
•
•
•
•
•
•
Klasické MHC I. třídy - HLA-A, HLA-B a HLA-C lokusy
HLA-A a HLA-B významně polymorfní (cca 750 alel), HLA-C je méně polymorfní
Trofoblast (exprese HLA-C, -E a -G). Všechny varianty HLA-C se váží na inhibiční receptory
NK buněk a tím inhibují jejich cytotoxickou aktivitu.
Neklasické MHC I. třídy - HLA-E, HLA-F a HLA-G lokusy
málo polymorfní, exprese na buňkách je variabilní, a to jak v jejich množství, tak i ve
tkáňové distribuci
exprese HLA-G je omezena na buňky trofoblastu, inhibice NK buněk, tolerance vůči plodu
molekuly HLA-F lze najít na buňkách různých tkání
Mezi neklasické MHC I. třídy jsou zařazovány i molekuly MIC, ULBP a molekuly ze skupiny
CD1
– Molekuly MIC (MHC-class I related chain – MICA, MICB) jsou exprimovány na epiteliálních buňkách v
nízké míře. Úroveň jejich exprese se zvyšuje při teplotním (či jiném) stresu, kdy dochází ke zvýšené
tvorbě proteinů z rodiny Hsp. Váží se na aktivační receptory NK buněk.
– ULBP (UL-16 binding proteins) váží se na aktivační receptory NK buněk.
– CD1 molekuly nejsou produkty genů ležících v MHC oblasti. CD1 asociují s β2-m, prezentují antigeny
neproteinové povahy (např. glykolipidy)  T lymfo, jejich exprese je různá u různých typů buněk.
Vazba peptidů na GP MHC I. třídy
• MHC molekuly jsou v průběhu syntézy transportovány
do endoplazmatického retikula. Až v lumen ER dojde ke správnému sbalení
obou řetězců MHC molekuly a ke vzniku vazebného místa pro peptidy.
Správné sbalení MHC molekuly je umožněno asociací α – řetězce, β2-m a
peptidu.
• Proteiny (označené ubiquitinem) jsou v cytosolu
degradovány proteasomem na krátké peptidy. Ty jsou pak do ER
kontinuálně transportovány pomocí proteinů TAP1 a TAP2 (Transporters
Associated with Antigen Processing). TAP proteiny preferují přenos peptidů
o velikosti 8-16 aminokyselin s hydrofobními nebo bazickými
aminokyselinovými zbytky na C-konci.
• Pouze v případě, že je na MHC molekulu navázán peptid, putuje celý
komplex z ER přes Golgiho aparát na povrch buňky.
• MHC I. třídy jsou nestabilní, pokud na nich není navázán peptid.
• Po disociaci peptidu a MHC I na povrchu buňky, změní MHC GP I. třídy svou
konformaci, β2-m disociuje a α – řetězec je internalizován do buňky a rychle
degradován
GP MHC II. třídy
• nemají tak širokou tkáňovou distribuci jako
MHC I. třída
• Za normálních okolností exprese pouze
na antigen prezentujících buňkách (monocyty,
makrofágy, DC, B lymfocyty, Langerhansovy
buňky v kůži, Kuppferovy buňky v játrech,
mikroglie v CNS)
• HLA-DR (nejvíce polymorfní),DQ, DP lokusy
• Prezentace exogenních peptidů (cizorodé
mikroorganismy) CD4+ T lymfo
Struktura GP MHC II. třídy
• jsou to heterodiméry složené z jednoho α-řetězce a
jednoho β-řetězce
• oba řetězce jsou glykoproteiny, oba se skládají z
externí, spojovací, transmebránové a
cytoplazmatické oblasti
• Extracelulární část je tvořena α1,α2, β1,β2
doménami. Domény α1 a β1 jsou variabilní, α2 a β2
jsou konstantní.
• oba řetězce jsou nekovalentně vázány interakcí
druhých externích domén, uvnitř buňky jsou
syntetizovány separátně, po syntéze jsou
asociovány s třetím řetězcem γ; v okamžiku, kdy
tento komplex dospěje k plazmatické membráně, je
γ–řetězec disociován a na membráně je vystaven
pouze dvouřetězcový komplex
• Prezentace exogenních antigenů (buňkou
pohlcených), délka peptidu (15-35-více AMK).
Vazebné místo pro peptid je otevřené.
Vazba peptidů na GP MHC II. třídy
• Proteosyntéza MHC GP II v ER, asociace  a  řetězců,
vazba invariantního řetězce Ii do Ag vazebného místa
(jeho blokace), transport komplexu do Golgiho aparátu,
transportní sekreční váček (MHC II + Ii)
• Fagocytóza nebo endocytóza cizorodého materiálu
APC, proteolytické štěpení na peptidové fragmenty
(proteázy), fůze endozomu s transportním váčkem z
Golgiho aparátu (MHC II + Ii): štěpení Ii, ve vazebné
štěrbině krátký peptidový fragment CLIP (MHC+CLIP),
uvolnění CLIP a následná vazba exogenního peptidu
(MHCII + exogenní peptid), transport na povrch buňky,
prezentace CD4+ T lymfo
Zkřížená prezentace antigenu
• Na molekulách MHC I. třídy může docházet i k prezentaci
peptidů z extracelulárních zdrojů (zkřížená prezentace).
• Materiál, který se nahromadí na
povrchových receptorech buňky je endocytován a dostává se
do endosomů. Zde může být částečně (nikoliv kompletně)
degradován a transportován do cytoplazmy, kde je rozštěpen v
proteazomech, peptidy jsou poté transportovány do ER.
• Jinou cestou, jak se extracelulární peptidy mohou dostat na
MHC molekuly I. třídy je fúze pozdních fagozomů (obsahujících
peptidové fragmenty) s ER
• schopnost zkřížené prezentace není stejná u všech antigen
prezentujících buněk, nejúčinnější je u dendritických buněk
Hlavní histokompatibilní komplex
• MHC (Hlavní histokompatibilní komplex) se u lidí nazývá Human
Leukocyte Antigen (HLA), nachází se na 6. chromozomu. Jedná se o
oblast polygenní (existuje několik různých izotypů MHC I. a II. třídy) a
polymorfní (existuje mnoho variant/alel každého genu v populaci).
• vysoký polymorfismus (10 – 100 alel v daném lokusu, záměna 1 nebo
několika AMK, schopnost vázat různé Ag), většina lidí jsou
heterozygoti pro MHC proteiny – od matky a od otce zdědili odlišné
alely pro konkrétní MHC izotyp. Kombinace MHC alel na jednom
chromozomu se nazývá MHC (HLA) haplotyp
• Exprese MHC genů je kodominantní – proteinový produkt obou alel v
jednom lokusu je v jedné buňce exprimován ve stejném množství.
• Určitá molekula MHC (např. některá alela HLA-A2 lokusu) váže
peptidy s podobnou strukturou – sdílejí vazebný motiv xLeuxxxxxxLeu(Val)
• U transplantací orgánových a hematopoetických kmenových buněk
nutná MHC (HLA) kompatibilita mezi pacientem a dárcem
Hlavní histokompatibilní komplex
• velký polymorfismus genů
• Tx důležité antigeny HLA I. třídy A, B, C
HLA II. třídy DR, DQ, DP
Prezentace antigenu T lymfocytům
• APC fagocytóza cizorodé částice, tvorba fagozomu,
rozštěpení na peptidy a jejich prezentace CD4+ T lymfo
na pozadí MHC II
• T buňky rozeznávají jak peptid navázaný na MHC, tak
vlastní MHC molekulu. Tento jev se nazývá MHC –
restrikce. TCR je specifický pro unikátní kombinaci
peptidu a MHC molekuly.
TCR/CD3/CD4 – MHC II (extracelulární peptid)
Kostimulační molekuly:
(T lymfo) LFA-1 – ICAM-1/-3 (APC)
(T lymfo) CD28 – CD86/CD80 (APC)
Prezentace antigenu T lymfocytům
Prezentace antigenu T lymfocytům
• Th1 imunitní odpověd’- aktivace makrofágů
(usmrcení intracelulárních parazitů)
• Th2 imunitní odpověd’- aktivace B lymfocytů
(plazmatické buňky, tvorba protilátek,
usmrcení extracelulárních parazitů)
Prezentace antigenu T lymfocytům
• Prezentace abnormálních (poškozených,
nádorových), virových a jiných antigenů CD8+
T (cytotoxickým) lymfo na pozadí MHC I
TCR/CD3/CD8 – MHC I (endogenní peptid)
Kostimulační molekuly:
(T lymfo) LFA-1 – ICAM (APC)
Aktivace cytotoxických mechanismů (usmrcení
cílové buňky), vyžaduje pomoc Th1 lymfo
Usmrcení buňky CTL lymfo