AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE
AZ ELLENANYAGOK SZERKEZETE KOMPLEMENT AKTIVÁCIÓ SEJTHEZ KÖTŐDÉS LEBOMLÁS TRANSZPORT Könnyű lánc (L) Nehéz lánc (H) VL CL VH CH
Elméletek az ellenanyagok termelésére, sokféleség, ellenanyagok affinitásának fokozódása az immunválasz során ellenanyagok felfedezése 1897 Paul ehrlich oldallánc elmélete (zseniális) néhány antitest volt csak ismert az 1920-as években világossá vált hogy gyakorlatilag bármely antigén ellen termeltethető ellenanyag HOGYAN LEHETSÉGES ENNYIFÉLE ELLENANYAG TERMELÉSE MÉG AZ ANTIGÉNNEL VALÓ TALÁLKOZÁS ELŐTT? 1930-as évek: Az antigén közvetlenül részt vesz a sokféleség kialakításában!!! Antigén inkorporációs elmélet. DE!!! Az ellenanyag szint magas azt követően is hogy az antigén már nincs jelen!!!! Antigén instrukciós elméletek: az ellenanyag a gazdaszervezet terméke, de a végleges specificitást az antigén alakítja ki as évek:Fehérjeszintézis alapjainak felfedezése: az antigen valahogyan „irányítja” a az ellenanyagok szintézisét. (direkt templát..Linus Pauling és mások) NEM MAGYARÁZZA A SZEKUNDER IMMUNVÁLASZ SORÁN TAPASZTALTAKAT
Mieloma multiplex Plazmasejt tumorok – tumorsejtek a csontvelőben Monoklonális eredetű emberi immunoglobulinok a szérumban (50-100mg/ml) Rodney Porter és Gerald Edelman 1959 – 1960 fehérje tisztítás AZ IMMUNOGLOBULINOK JELLEGZETES AMINOSAV SZERKEZETE 50 kDa Nehéz lánc 25 kDa Könnyű lánc Gél elektroforézis V ariábilis C onstans Redukció L H
AZ ELLENANYAG SOKFÉLESÉG GENETIKAI HÁTTERE VL VH A sokféleség kialakulásának mechanizmusa? Más szabályok a variábilis és konstans régiók kialakulására? S – S
Sok GÉN ( – ) V2V2V2V2C V3V3V3V3C V1V1V1V1C 1 GÉN magas szomatikus mutációs ráta a V régióban VC GénGénGénGén Protein 1 GÉN = 1 FEHÉRJE A MOLEKULÁRIS BIOLÓGIAI DOGMÁJA AZ IMMUNOGLOBULIN SZEKVENCIA JELLEGZETESSÉGE ELMÉLETEK
AZ IMMUNOGLOBULINOK MOLEKULÁRIS GENETIKÁJA Az egyetlen C régiót kódoló gén a csíravonalban el van választva a V régió génektől A V génekből többféle áll rendelkezésre Feltételezhető egy mechanizmus, amely a V és C géneket fúzionálja egy teljes immunglobulin génné Dreyer & Bennett feltételezése (1965) Egy adott izotípusú ellenanyag valószínűleg: Hogyan magyarázható az ellenanyagok kettős funkciója? A feltételezés ellentétben állt az akkor elfogadott nézettel, amennyiben a DNS (genetikai állomány) egy adott egyed minden sejtjében azonos
A Dreyer - Bennett hipotézis V V V V V V V V V V V V V A B-sejtekben a V és C géneket valamilyen mechanizmus egy teljes immunglobulin génné fúzionálja C V C A csíravonalban egyetlen C gén van (L-lánc), amely a sok V géntől távol helyezkedik Módszer a sok V gén létezésének és a V – C gén átrendeződés igazolására
Módszer Megközelítés: Specifikus próbák a különböző V régiók és a C régiók elkülönítéséhez DNS restrikciós enzimek a DNS fragmentáláshoz A csíravonalból (pl. méhlepény) és az érett B-sejtekből (pl. plazmocitóma/mielóma) származó DNS C V V V V V V V V V Csíravonal DNS C V V V V V Átrendezett DNS
** * * * B-sejt (Myeloma) VC V C Embrionális szövet V-C mRNA probe C mRNA probe * * Susumi Tonegawa kísérlete (1976)
The key experiment of Nobumichi Hozumi and Susumu Tonegawa
Sok variábilis gén van, de csak egy konstans gén VCVVV CSÍRAVONAL A V és C gének csak a B-sejtekben kerülnek egymás mellé C V VV B-SEJT KÖVETKEZTETÉSFehérje GénGénGénGén GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE EGY GÉNNÉ
Az Ig gének szekvenálása tovább bonyolította a képet A csíravonal VL gének szerkezete hasonló volt a V és and V könnyű láncok esetében A csíravonal és az átrendezett DNS nem volt azonos Honnan származik a 13 extra aminosav? CLCL VLVL ~ 95as~ 100as L CLCL VLVL ~ 95as~ 100as JLJL Az aminosavak egy része a kis számú J (Joining) régiókból származik L CLCL VLVL ~ 208as L
B-limfocita fejlődés során JkJκJκJκJκJκJκVκVκVκVκVκVκ B-sejt 1 JκJκVκVκ B-sejt 2 40 Vκ 5 Jκ5 Jκ5 Jκ5 Jκ VκVκVκVκVκVκVκVκ JκJκ JκJκ JκJκ JκJκ Csíravonal A KAPPA (κ) LÁNC GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE DNS
pACk E JJ VkJk VkVκVκ P Primer RNS átirat Ck E JJVk Ck J Fehérje mRNACk J AAAA Transzláció A K-LÁNC KIFEJEZŐDÉSE A szomatikus génátrendeződés hatékonysága
Az Ig könnyű lánc átrendeződés: Menekülési út A könnyű lánc gének esetében a V – J régió közti kapcsolat kialakulásakor a megfelelő keret leolvasásnak csak 1:3 az esélye 1 helyes keret leolvasás VV JJ CC Nem-produktív átrendeződés Hasított mRNA átirat A könnyű lánc esetében új V és J elemek részvételével még egy esély van a produktív átrendeződésre
Az Ig H lánc további sokféleséggel jellemezhető VLVL JLJL CLCL L CHCH VHVH JHJH DHDH L A nehéz lánc a VH és JH gének közötti szakaszon további (0 – 8) aminosavat tartalmaz Ezek a D (DIVERSITY) régióból származnak A könnyű lánc kialakulásához 1 rekombinációs folyamatra van szükség : V L to J L A nehéz lánc kialakulásához 2 rekombinációs folyamatra van szükség D H to J H és V H to D H J H,
A B sejt fejlődés során 65 VH 6 JH VH1VH3 DJH 27 D DDD JH DD A VH GÉN SZEGMENSEK SZOMATIKUS ÁTRENDEZŐDÉSE DD VH1VH2VH3 VH1VH2 JH
AZ IMMUNOGLOBULIN GÉN SZEGMENSEK SZÁMA Variábilis (V) Diverzitás (D)0027 Kapcsoló (J)546 Gene segmentsKönnyű láncNehéz lánc kappalambda Chromosome 2 kappa light chain gene segments Chromosome 22 lambda light chain gene segments Chromosome 14 heavy chain gene segments AZ IMMUNOGLOBULIN POLIPEPTID LÁNCOKAT TÖBB GÉN SZEGMENS KÓDOLJA AZ IMMUNOGLOBULIN GÉN SZEGMENSEK ELRENDEZŐDÉSE