Antigén-felismerő receptorok (BCR, TCR) GYTK Immunológia 2014. 10. 16. Genetikai Sejt- és Immunbiológiai Intézet

Nem antigén- specifikus antigénreceptorok Opszonizáló receptorok Mintázat felismerő receptorok (PRR) Fc receptorok Komplement receptorok

Specifikus Ag felismerés = antigénreceptorok T sejt receptor: TCR B sejt receptor: BCR (Sejtfelszínhez kötött immunglobulin) APC B Felismeri: Szolubilis és memnbránhoz kötött Ag (epitóp) Fehérje, poliszacharid, lipid, DNS, RNS Konformációs és lineáris epitópok T Felismeri: Feldolgozott antigének: peptid – MHC komplex Kizárólag peptideket (αβ TCR) lineáris epitópok

Hasonlóságok a TCR és a BCR között ANTIGÉN KÖTŐHELY ANTIGÉN KÖTŐHELY ANTIGÉN KÖTŐHELY Variábilis régió (V) Konstans régió (C) Transzmembrán régió Citoplazmatikus farok Specifikus antigénkötő receptorok Variábilis és konstans régióik vannak Az Ag-kötőhelyet heterodimerek alkotják (2 különböző lánc) Lehet felszínhez kötött = BCR Lehet szolubilis Kizárólag felszínhez kötött formában létezik 4 4

BCR

Nehézlánc (H): IgG, IgM, IgA, IgE, IgD Könnyűlánc (L): k. l -NH2 -COOH Nehézlánc (H): IgG, IgM, IgA, IgE, IgD Könnyűlánc (L): k. l 6

VARIÁBILIS RÉGIÓ KÖNNYŰ LÁNCOK SZÉNHIDRÁT SZÉNHIDRÁT KONSTANS RÉGIÓ NEHÉZ LÁNCOK DISZULFID HIDAK Ig DOMÉNEK

AFFINITÁS - AVIDITÁS Affinitás = az antitest kötődés erőssége Az Ag-Ab komplex képződésének egyensúlyi állandójával (Keq) jellemezhető: Aviditás = az antigén és az antitest közötti kötőerők összege IgG IgG IgM ALACSONY AVIDITÁS NAGY AVIDITÁS NAGYON NAGY AVIDITÁS 9

SPECIFITÁS – KERESZT REAKTIVITÁS Specifitás = az antitest azon képessége, hogy mennyire képes egyetlen antigént (epitópot) felismerni és ahhoz kötődni Kereszt reaktivitás = az antitest azon képessége, hogy többféle antigénhez is képes kötődni, DE CSAK ABBAN AZ ESETBEN, ha az antigéneknek van közös epitópjuk. 10

Ag- At kötések jellemzői Nem kovalens kötés H-híd Van der Waals Hidrofób Elektrosztatikus Ellentétes töltések között H atomok elektronegatív atomok között Fluktuáló elektronfelhő az ellentétesen polarizált szomszédos atomok között Hidrofób csoportok és vízmolekulák között 11

Papain is a cysteine protease (EC 3. 4. 22 Papain is a cysteine protease (EC 3.4.22.2) hydrolase enzyme present in papaya

Immunglobulin izotípus A nehézlánc (a,g,d,m,e) a biológiai effektor funkciót határozza meg.

Az emberi immunglobulin izotípusok funkciói

Immunglobulin allotípus 1. személy 2. személy Izotípuson belüli allérvariációk. Nem befolyásolja sem az antigén kötést sem az effektor funkciót. Jelentőség: Csv transzplantáció monitorozás;apasági tesztek

Immunglobulin idiotípus 1. személy 2. személy Az immunglobulin egyedi Ag determinánsa; a hipervariábilis régióval függ össze Jelentőség: idiotípus – anti-idiotípus szabályozás; vakcináció; B sejt eredetű tumorok célpontja

Immunglobulin szupercsalád

Alternatív splicing Transzmembrán domén B sejt receptor B sejt Alternatív splicing Transzmembrán domén

BCR komplex PLAZMA MEMBRÁN CITOPLAZMATIKUS FAROK JELÁTVITELI EGYSÉG

TCR

Figure 3-6 TCR komplex a T lymphocyták felszínén expresszálódik ANTIGÉN FELISMERÉS a T lymphocyták felszínén expresszálódik Feladata az MHC (major histocompatibility complex) molekulák révén bemutatott peptidek felismerése heterodimerek (a/b vagy g/d) A jelátvitelt a CD3 complex közvetíti JELÁTVITEL 21 21

ANTIGÉN KÖTŐHELY ANTIGÉN KÖTŐHELY Variábilis régió (V) Konstans régió (C) Transzmembrán régió Citoplazmatikus farok Keringő T sejtek  90%-a Keringő T sejtek  10%-a 22 22

T-cell receptor Contact amino acid Polymorphic parts of MHC molecule Anchoring amino acids MHC groove Peptide

TCR KOMPLEX Járulékos peptid molekulák kötőhely Járulékos molekulák JELÁTVITELI EGYSÉG

ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJT TCR JELÁTVITELI EGYSÉG

Th Tc CD4 – MHC-II CD8 – MHC-I A T sejt aktiváció feltétele a TCR-CD3 complex kötődése az MHC-Ag complexhez. CD4/CD8 – MHC felismerés elengedhetetlen. APC CD4 TCR Th peptid CÉLSEJT CD8 TCR Tc peptid CD4 – MHC-II CD8 – MHC-I

Az emberi genom 20-22000 gént tartalmaz Kb. 10 7 FÉLE Ag FELISMERÉSÉRE KÉPES AZ IMMUNRENDSZER HOGYAN KÉPES AZ IMMUNRENDSZER ENNYIFÉLE SPECIFITÁSSAL RENDELKEZŐ Ag RECEPTORT LÉTREHOZNI?

SZOMATIKUS GÉNÁTRENDEZŐDÉS 65 27 6 1V+1D+1J A nehézlánc lókuszán (DNS) Csontvelőben

V: variábilis V-régió D: diverzitás J: joining C (constans) C-régió

V: variábilis D: diversity J: joining IgG Könnyű lánc Nehéz lánc constant V: variábilis D: diversity J: joining IgG Könnyű lánc Nehéz lánc

NEHÉZLÁNC GÉNÁTRENDEZŐDÉS TRANSZKRIPCIÓ, TRANSZLÁCIÓ

+ függetlenül átrendeződő könnyű lánc Immunglobulin nehéz lánc H 65 Gének száma 65 + 27 + 6 = 98 V D J 27 helyett 6 Kombinációk száma 65 X 27 x 6 = 10530 + függetlenül átrendeződő könnyű lánc Kappa: V(40)xJ(5) = 200 Lambda: V(30) xJ(4) = 120 10530 x 200 x 120 = 252 720 000

Az átrendeződést RAG1/RAG2 enzim komplex végzi (rekombinázok) RAG csak a fejlődő limfocitákban expresszálódik A komplex felismer egy szignált: RSS (recombination signal sequence) és elvágja a DNS egyik szálát RSS

AZ ELLENANYAG-REPERTOÁR KIALAKULÁSA Az elleanyag diverzitást fokozó mechanizmusok Az elleanyag diverzitást korlátozó mechanizmusok

B SEJTEK FEJLŐDÉSE s = surface

A m ÉS A d LÁNCOK KOEXPRESSZIÓJÁNAK MECHANIZMUSA

AZ ANTIGÉN-RECEPTOROK DIVERZITÁSÁNAK KIALAKULÁSI MECHANIZMUSAI

Allélikus exklúzió: csak egy allél expresszálódik   Nehéz lánc ALLELIC EXCLUSION: -We have two copies (alleles) of each Ig gene – one inherited from our father and one from our mother. - In most cases, both genes are expressed. - But Antibody genes are different! …. Only one heavy chain allele and one light chain allele is expressed!!! - This is termed allelic exclusion (one allele is excluded). Once a productive arrangement is made, the other allele is suppressed - Why? To ensure that each B cell makes antibody of a single specificity. CHARACTERISTICS OF IMMUNOGLOBULIN GENE RE-ARRANGEMENT 1. Involves Allelic Exclusion. – Only one of two parental alleles of Ig is expressed in a B cell. – Either kappa or lambda light chain is expressed by a B cell (light chain isotype exclusion). 2. Ig rearrangement occurs prior to antigen exposure. • A. Heavy chain re-arrangement – Re-arrangement occurs in a precise order: – Heavy chain re-arranges before Light chain. – D-J joining occurs first to form DJ and is followed by V-DJ joining to form VDJ. – Production of µ heavy chain by re-arrangement of one allele inhibits re-arrangement on other allele. . If re-arrangement on first allele is non-productive (due to mutations, deletions or frame shifts that generate stop codons), then re-arrangement on the second allele is stimulated. . Therefore, in any antibody-producing B cell, one allele is productively rearranged and the other is either not re-arranged (in germ line configuration) or is aberrantly re-arranged.

SZOMATIKUS GÉNÁTRENDEZŐDÉS: tímuszban A T-sejt előalak DNS-e : TCR β lánc gén V D J 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 2 1 Egyik T-limfocita DNS-e 4 3 Másik T-limfocita DNS-e 6 4 5 Harmadik T-limfocita DNS-e TCR β lánc kombináció: 2 + 1 + 1 TCR β lánc kombináció : 6 + 4 + 5 TCR β lánc kombináció : 4 + 3 + 4 2 1 4 3 6 4 5 + emellett a TCR  lánc is átrendeződik

42

SCID RAG Mutáció Granulómák a bőrön, a nyálkahártyákon és a belső szervekben, súlyos tünetek vírusfertőzést követően, EBV okozta B-sejt limfóma N Engl J Med 2008; 358:2030-2038May 8, 2008