B-SEJT DIFFERENCIÁCIÓ A PERIFÉRIÁN SZOMATIKUS HIPERMUTÁCIÓ Ag Ag Ag Memória B-sejt Aktivált B-sejt SZOMATIKUS HIPERMUTÁCIÓ érett naiv B-sejt IZOTÍPUS VÁLTÁS

PERIFÉRIÁS NYIROKSZERVEK, KERINGÉS Naív érett B-sejtek ANTIGÉNEK Ag Antigén által kiváltott Aktiváció Apoptózis Anergia AZ AKTIVÁCIÓ, ANERGIA ÉS APOPTÓZIS FELTÉTELEI A CSONTVELŐBEN ÉS A PERIFÉRIÁN ELTÉRŐEK Plazmasejt Memória sejt

Potenciális B-sejt készlet CSONTVELŐ Saját struktúra Saját felismerés Klonális deléció PERIFÉRIÁS NYIROKSZERVEK Hozzáférhető B-sejt készlet Antigén - idegen Antigén függő Klonális osztódás Effektor sejt készlet Memória sejt készlet

Az immunoglobulinok molekuláris genetikája Hogyan tud az ugyanolyan specificitású ellenanyag szekretált és membrán kötött formában megjelenni? MEMBRÁN ÉS SZEKRETÁLT IMMUNOGLOBULIN Hogyan képes egy adott specificitású ellenanyag egymást követően változtatni a C régió kifejeződésén? IZOTÍPUS VÁLTÁS Hogyan képesek az ellenanyagok növeli az antigénhez történő affinitásukat az immunválasz előrehaladtával? SZOMATIKUS HIPERMUTÁCIÓ AZ ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ SZOLGÁLATÁBAN ÁLLÓ MECHANIZMUSOK ANTIGÉN ÁLTAL KIVÁLTOTT MECHANIZMUSOK

A MEMBRÁN ÉS SZECERNÁLT IMMUNOGLOBULIN KÉPZŐDÉSE

A KONSTANS RÉGIÓT EXON SZAKASZOK KÓDOLJÁK Primer RNS átirat AAAAA Cm Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 A H lánc egyes doménjeit külön exonok kódolják Szekretoros szakaszt kódoló szekvencia pAs szekretált pAm membrán h Membrán szakaszt kódoló szekvencia

Membrán IgM konstant régió Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 DNS h Transcription Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 1° átirat pAm AAAAA h Hasítás, poly-adeniláció pAm helyen és RNS hasítás Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 AAAAA h mRNS A membrán kódoló szekvencia a transzmembrán régió révén biztosítja a sejtfelszíni expressziót Fc Fehérje

Szecernált IgM konstans régió Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 DNS h RNS hasítás a poliadenilációs (pA) helyen 1° átirat pAs Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 Átírás AAAAA h mRNA Cm1 Cm2 Cm3 Cm4 AAAAA h A szekréciós kódoló szekvencia az oldott fehérje C-terminális szakaszának szintéziséért felelős Fc Protein

IZOTÍPUS VÁLTÁS

Az ellenanyag izotípus váltás Az immunválasz során egy ellenanyag specificitása (VDJ és VJ) nem változik (az affinitás érés során változhat az affinitása) Az ellenanyagok végrehajtó (effektor) funkciói az immunválasz során jelentősen változnak Az ellenanyagok képesek a variábilis domén megtartása mellett más konstans régióra váltani, ami más effektor funkciókra teszi képessé az molekulát J regions Ca2 Ce Cg4 Cg2 Ca1 Cg1 Cg3 Cd Cm Az emberi nehéz lánc gének C régióinak sorrendje, ami meghatározza az izotípus váltás lehetőségeit

Ig IZOTÍPUSOK Cµ IgM Cγ1 IgG Cγ2 IgG Cγ3 IgG Cγ4 IgG Cα IgA Cε IgE IgM C Cδ C3 C1 Cε2 C1 C 2 C4 Cε1 C2 C Cδ C Cδ Ig IZOTÍPUSOK Cµ IgM Cγ1 IgG Cγ2 IgG Cγ3 IgG Cγ4 IgG Cα IgA Cε IgE C Cδ C C IgM

Switch régiók Ca2 Ce Cg4 Cg2 Ca1 Cg1 Cg3 Cd Cm Sg3 Sg1 Sa1 Sg2 Sg4 Se Sa2 Sm A C-régiók előtt a DNS-ben ismétlődő szekvenciákból álló „switch” régiók helyezkednek el. (Kivétel a Cd régió) Az Sm 150 [(GAGCT)n(GGGGGT)] ismétlődő szakaszból áll (n=3 – 7) Az izotípus váltás mechanikusan sok vonatkozásban hasonló a V(D)J recombinációhoz, DE Minden rekombinációs esemény produktív Más rekombinációs szignál szekvenciák és enzimek közvetítik A B sejt antigén-specifikus aktivációjától függ Nem véletlenszerű folyamat, de külső szignálok mint pl. a T sejtek által termelt citokinek befolyásolják Az izotípus váltás az antigénnel való találkozást követően, az aktivált T- sejtek által termelt citokinek segítségével a perifériás nyirokszervekben megy végbe

Switch rekombináció Ca2 Ce Cg4 Cg2 Ca1 Cg1 Cg3 Cd Cm V23D5J4 V23D5J4 Sg3 Cm Cd Cg3 V23D5J4 Cg1 Sg1 Ca1 Cm Cd Cg3 V23D5J4 Cg3 V23D5J4 Ca1 Cg3 V23D5J4 IgG3 termelés IgM IgG3 V23D5J4 Ca1 IgA1 termelés IgG3 IgA1 V23D5J4 Ca1 IgA1 termelés IgM  IgA1 Minden rekombinációnál a konstans régiók kivágódnak A génsorrend miatt egy IgE – termelő B sejt már nem tud IgM, IgD, IgG1-4 vagy IgA1 termelésre váltani

Minden izotípus rekombináció produktív C Cδ C2 C4 C C Átrendezett DNS IgM-termelő sejt Switch regiók C Cδ, C2, C4 ISOTÍPUS VÁLTÁS Minden izotípus rekombináció produktív Más szignál szekvenciák és enzimek mint a VDJ átrendeződésnél Antigén stimuláció után Nem véletlenszerű Külső jelek irányítják C C Átrendezett DNS IgE-termelő sejt Első RNA átirat C mRNS Hiper IgM szindróma 2. típus Activation Induced Cytidine Deaminase RNS editing enzim NINCS HIPERMUTÁCIÓ ÉS IZOTÍPUS VÁLTÁS  nehéz lánc

IMMUNOGLOBULIN OSZTÁLY VÁLTÁS REKOMBINÁCIÓVAL AID (Activation Induced (citidin) Deaminase C →U, RNS editing enzim) elindítja a switch rekombinációt UNG (uracil DNA glycosylase) kivágja az U → bázis mentes vég, AP-endonuleáz/liáz → egyszálú hasítás (nick) Hiba az Ig osztály váltásban - Hiper IgM szindróma, 2 típus, emberben autoszomális

SZOMATIKUS HIPERMUTÁCIÓ

VL CDR1 CDR2 CDR3 Complementary Determining Region = hipervariábilis régió

A VARIÁBILIS RÉGIÓ SZERKEZETE Hipervariábilis (HVR) vagy komplementaritást meghatározó régiók (CDR) HVR3 FR1 FR2 FR3 FR4 HVR1 HVR2 Variabilitás Index 25 75 50 100 Amino savak sorszáma N – C terminális 150 Váz (framework) szakaszok

A több lécből felépített hordó AZ IMMUNOGLOBULIN DOMÉN SZERKEZETE A összes Ig domén jellegzetes konformációja Egy b hordó, ami 7 (CL) vagy 8 (VL) polipeptid szakaszból áll, melyeket hurkok kapcsolnak össze és egy hidrofób magot zárnak közre Single VL domain A több lécből felépített hordó

A hipervariábilis CDR régiók az Fv régiók felszíni hurkain helyezkednek el Hipervariábilis régiók

Space-filling model of (Fab)2, viewed from above, illustrating the surface location of CDR loops Könnyű lánc Zöld Barna Nehéz lánc Lila Kék CDRs Sárga

Szomatikus hipermutáció Variabilitás FR1 CDR1 FR2 CDR2 FR3 CDR3 FR4 100 80 60 40 20 20 40 60 80 100 120 Aminsav szám A különböző specificitású ellenanyagokban található pont mutációk összehasonlítása Wu - Kabat analízissel Mik a következményei az immunválasz során végbemenő mutációknak egy adott epitóp ellen irányuló ellenanyagban? Hogyan befolyásolja az ellenanyag specificitását és affinitását?

SZOMATIKUS HIPERMUTÁCIÓ 0. nap Ag Plazmasejt klónok 1 2 3 4 5 6 7 8 ELSŐDLEGES I.V. AFFINITY MATURATION 9 1011 12 13 14 15 16 14. nap Ag 17 1819 20 21 22 23 24 MÁSODLAGOS I.V.

A hipermutációs folyamat aktivált T limfociták közreműködését igényli A szomatikus hipermutáció affinitás éréshez vezet Clone 1 Clone 2 Clone 3 Clone 4 Clone 5 Clone 6 Clone 7 Clone 8 Clone 9 Clone 10 CDR1 CDR2 CDR3 6. nap CDR1 CDR2 CDR3 8. nap 12. nap 18. nap Hátrányos mutáció Előnyös mutáció Semleges mutáció Kisebb affinitás – Nincs klonális szelekció Nagyobb affinitás – Klonális szelekció Azonos affinitás – Nem hat a klonális delécióra A hipermutációs folyamat aktivált T limfociták közreműködését igényli A mutáció ‘hot spots’ (CDR régiók) körül halmozódnak, amit a kettős láncú töréseket követő hiba javító DNS repair enzim állít helyre

KÖNNYŰ LÁNC Könnyű lánc Diszulfid hidak Nehéz lánc VL CL FR1 FR2 FR3 FR4 CDR1 CDR2 CDR3 Nehéz lánc VL CL FR1 FR2 FR3 FR4 CDR1 CDR2 CDR3

CDR2 H CDR1 CDR3 Antigén determináns CDR1 CDR3 CDR2 L A CDR1 és a CDR2 régiókat a V-gének kódolják A könnyűlánc CDR3 régióját a V és J gének kódolják A nehézlánc CDR3 régióját a V, D és J gének kódolják

Antigén kötő Fab Fragmentum VH CH Antigen CL VL

AZ ELLENANYAG KÖTŐ HELY CDR3 CDR2 CDR1 VH CDR1 CDR2 CDR3 VL

A hipervariábilis és váz szekvenciák szerepe A vázszekvenciák stabilizálják a hipervariábilis hurkokat A váz kompakt, hidrofób maggal rendelkező hordó alakú b lemezes szerkezetet alakít ki A hipervariábilis hurkok rugalmasabbak mint a b lemezek és térszerkezeti egységet alkotnak A hipervariábilis hurkok szekvenciája a különböző specificitású ellenanyagok között nagyon sokféle A hipervariábilis hurkok aminosav szekvenciája meghatározza az ellenanyag kötőhely alakját, hidrofób jellegét és töltés viszonyait A hipervariábilis hurkok sokfélesége biztosítja a sokféle antigénnel reagálni képes ellenanyag készlet sokféleségét

A KÖTŐHELY SAJÁTSÁGAI AZ ANTIGÉN ÉS ELLENANYAG KAPCSOLÓDÁST MÉRET ALAK HIDROFÓB HIDROFIL POSITÍV TÖLTÉSŰ NEGATÍV TÖLTÉSŰ AZ ANTIGÉN ÉS ELLENANYAG KAPCSOLÓDÁST NEM-KOVALENS KÖLCSÖNHATÁSOK BIZTOSÍTJÁK Egy kötőhely több antigént is köthet A kötés affinitása/aviditása széles tartományban változik

Növekedési faktorok Adhéziós molekulák MHC – peptid - TCR Adhéziós molekulák ELLENANYAGOK Kötés erősség