Az MHC polimorfizmusa (Major histocompatibility complex)

1. 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

2. 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

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

4. 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. ! !

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. PEPTID

6. 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

7. 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?!

8. MHCI és az MHCII is kodominánsan öröklődik, mind az anyai mind az apai allél aktív 077-298-32------------------218-329-10 HLA-C HLA-A HLA-B HLA-B HLA-A HLA-C anyai apai

9. 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

10. 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

11. 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

12. AZ I TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE 2 1 2m 3 ! Egy polimorfαlánc (immungolbulin domének) és egy nem polimorfβ2 mikroglobulin MINDEN MAGVAS SEJTEN KIFEJEZŐDIK

13. 1 1 2 2 AZ II TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE ! Egy polimorf αlánc és egy szintén polimorfβ lánc. (immungolbulin domének) A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEKEN (DC, makrofág, B-sejt ) JELENIK MEG

14. 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

15. Az MHC molekulák peptid kötése

16. 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

17. 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

18. AZ I TÍPUSÚ MHC MOLEKULA PEPTID KÖTŐ HELYE Az alfa lánc 1-es és 2-es doménje együtt alakítja ki a peptid kötő zsebet

19. 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

20. AZ II TÍPUSÚ MHC MOLEKULA PEPTID KÖTŐ HELYE Az alfa illetve a béta lánc 1-es doménja együtt alakítja ki a peptd kötő zsebet PEPTID

21. 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

22. ! 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.

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

24. A PEPTIDKÖTŐ HELY SZERKEZETE A „törzs” régió aminosav oldalláncai egyenletesen elosztott zsebekbe illeszkednek P2 és P9 nagy hidrofób zsebbe illeszkednek

25. 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

26. 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 MHC molekulák különböző (horgonyzó aminosavakat) peptideket képesek megkötni ! Az eltérő (polimorf) MHC molekulák különboző horgonyzó aminosavakat igényelnek)

27. ! Egy MHC molekula egy peptidet köt, de a sejtfelszínen levő azonos MHC molekulák egyidőben is többféle peptidet kötnek. 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 Pl. vírus fertőzés/szaporodás Az adott MHC által nem bemuatatott fehérje

28. Laza, rugalmas Zárt Flexibilis kötőhely? A kötőhely kialakulásának kezdeti, intracelluláris szakaszában a peptid irányítja az MHC molekula térszerkezetét Egy adott MHC molekula számára lehetővé teszi, hogy • sok különböző peptiddel lépjen kapcsolatba • a peptidet a sejtfelszínen nagy affinitással kösse • stabil komplexeket képezzen a sejtfelszínen • csak olyan molekulákat szállítson a sejtfelszínre, amelyek intracellulárisan peptidet kötöttek

29. MHC molekulák • Amíg a peptid kötés nem történik meg, flexibilis konformációt vesznek fel • A peptidkötést konformáció változás kíséri, aminöveli a komplex stabilitását • A peptid „befogására” kevés horgonyzó aminosav szolgál - a horgonyzó aminosavak közt különböző szekvenciák lehetnek - különböző hosszúságú peptidek kötődhetnek

30. 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 Y Sejtfelszíni MHC-peptidkomplex oldott Ag Peptid antigének Sejtfelszíni natív Ag Sejt felszíni peptidek APC

31. ! Egyféle MHC sok különböző peptid megkötésére képes 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

32. Az allélikus polimorfizmus és a peptid kötés következményei:

33. 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

34. AZ MHC MOLEKULÁK SAJÁT VAGY ANTIGÉN EREDETŰ PEPTIDEKET KÖTVE JELENNEK MEG A SEJTFELSZÍNEN Vese epitél sejt Bemutatják a sejt belső környezetét I. típusú MHC A citoszólból és a sejtmagból származó adott méretű peptidek

35. De egy típusú MHC sok féle peptidet köt egy időben, 6-szor sokféle petid prezentálódik. (kb 100000MHCI jelenhet meg a sejtfelszínen. Stimulus függő) Az immunválaszt kiváltó peptid a bemutatott peptidek kis százaléka csupán.

36. 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 !

37. 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

38. Példák a polimorfizmus következményeire: HIV HLA-B14-es allotípus megléte lassú betegség fejlődés HLA-A29 gyors Lisztérzékenység: A betegek több, mint 95%-ánál megtalálható a HLA DQ2 és a DQ8 kombinációja.

39. A VÍRUSSAL FERTŐZÖTT SEJTEK FELISMERÉSE TERMÉSZETES ÖLŐ SEJTEK ÁLTAL Target MHC+ Target MHC- KIR KIR KAR KAR NK NK KIR – Killer Inhibitory Receptor MHC I kötődés KAR – Killer Activatory Receptor ! Sejt • Az NK sejteket alap aktivitását citokinek, aktiváló receptorok fokozzák • A saját sejteken megjelenő gátló receptorok megakadályozzák a saját sejt lízisét Lízis gátlása Sejt lízise Az NK sejtek működését a célsejten jelenlévő MHC molekulák gátolhatják. (saját jelzése)

40. Nem polimorf MHC allélek: MHC E, F,G Az MHC G Magzat—anyai+apai!! MHC Ezért a placenta nem fejez ki MHC I-et.--- NK aktiváció A HLA G a trophoblast felszínén található, nem köt peptidet. Szerepe a magzat védelme az anya immunrendszerével szemben. MHC-E más MHC fehérjék N terminális peptidjeit prezentálják – MHC fehérjék szintézisének gátlása esetén elfogynak a sejt felszínéről, jelezve, hogy a sejt működése megváltozott---nem gátolja az NK sejtek működését