AZ MHC RÉGIÓ ÁLTAL KÓDOLT GÉNEK ÉS FEHÉRJÉK SZERKEZETE.

Az előadások a következő témára: "AZ MHC RÉGIÓ ÁLTAL KÓDOLT GÉNEK ÉS FEHÉRJÉK SZERKEZETE."— Előadás másolata:

1 AZ MHC RÉGIÓ ÁLTAL KÓDOLT GÉNEK ÉS FEHÉRJÉK SZERKEZETE

2 AZ IMMUNOGLOBULIN SZUPERGÉN CSALÁD TAGJAI FUNKCIÓ FELISMERÉS Ig, TCR, MHC-I, MHC-II ADHÉZIÓ ICAM-1, ICAM-2, VCAM-1, NCAM KÖTÉS CD4, CD8, CD28, B7, IL-1RI, PDGFR, Fc  RII, poly-IgR EGY VAGY TÖBB Ig DOMÉNT TARTALMAZÓ FEHÉRJÉK V vagy C doménhez hasonló

3 AZ MHC FEHÉRJÉK SZERKEZETE  3 és  2m Ig szupergén család  2 és  2 33  2m 22 22 11 11 22 11 11 22 33 11 22 11 22 Transzmembrán Citoplazmatikus Peptidkötő hely MHC I MHC II

4 3,838,986 bp 224 gén 6 kromoszóma http://webace.sanger.ac.uk/cgi-bin/ace/pic/6ace?name=MHC&class=Map&click=400-1 MHC szekvenáló konszorcium Nature 401, 1999 AZ EMBERI MHC (HLA) TÉRKÉPE A HUMAN GENOME PROJECT ALAPJÁN

5 Klasszikus MHC gének POLIMORF HLA – Human Leukocyte Antigen rendszer HLA –A,B, C I osztály MINDEN MAGVAS SEJTEN HLA – DR, DP, DQII osztály HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEKEN Nem- klasszikus MHC gének E, G, F 6 kromoszóma rövid karjaMHC 15 kromoszóma  2m AZ MHC GÉNEK ELHELYEZKEDÉSE III osztály

6

7 AZ MHC MOLEKULÁK SZÖVETI MEGOSZLÁSA Szövet MHC class IMHC class II T sejt+++ +/- B sejt+++ +++ Makrofág+++ ++ Dendritikus sejt+++ +++ Tímusz epitél sejtek + +++ Neutrofilek+++ - Hepatociták + - Vese + - Agy + - Eritrocita -- A sejt aktiváció befolyásolja az MHC expressziót A szöveti kifejeződés jól tükrözi az MHV molekulák funkcióit Az I osztályú MHC molekulák a vírus és tumor ellenes immunitásban fontosak A II osztályú MHC molekulák az immunrendszer sejtjeinek aktiválásában, együttműködésében játszanak szerepet

8 AZ I ÉS II OSZTÁLYÚ MHC GÉNEK ÖRÖKLŐDÉSE HUMAN LEUKOCYTE ANTIGEN HLA EVERY CELL α1β1α1β1α2β2α2β2 PROFESSIONAL APC I osztály II osztály Minden sejt Hivatásos APC

9 FELTÉTELEZÉS Minden egyed 6 I típusú MHC molekulát fejez ki Az összes MHC allotípus elvileg véletlenszerűen oszlik el a populációban Az 1 200 különböző allél bármely másik alléllal együttesen fordulhat elő AZ MHC MOLEKULÁK POLIMORFIZMUSA AZ EMBERI POPULÁCIÓBAN ? ~6 x 10 15 egyedi kombináció Csak az egypetéjű ikrek HLA lókuszai megegyezőek Az emberi populáció nagyon kevert (outbred) Az MHC genetika nagyon összetett POLIGENITÁS, POLIMORFIZMUS

10 A valóságban az MHC allélek NEM véletlenszerűen oszlanak el a populációban Az allélek a fajták és a vonalak között haplotípusokban szegregálódnak 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 CAU AFR ASI Frequencia (%) HLA-A1 HLA- A2 HLA- A3 HLA- A28 HLA- A36 Allél csoportok 185 91 ABC A polimorfizmus (allélek) száma 381 I osztály 657 allél   2 317 19 89 20 45 II osztály 492 allél DRDPDQ ~6 x 10 15 egyedi kombináció AZ EMBERI MHC (HLA) POLIMORFIZMUSA AZ EMBERI POPULÁCIÓBAN

11

12 A klasszikus MHC gének kapcsoltan, haplotípusokban öröklődnek BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR X Szülők DP-1,2 DQ-3,4 DR-5,6 B-7,8 C-9,10 A-11,12 DP-9,8 DQ-7,6 DR-5,4 B-3,2 C-1,8 A-9,10 DP-1,8 DQ-3,6 DR-5,4 B-7,2 C-9,8 A-11,10 DP-1,9 DQ-3,7 DR-5,5 B-7,3 C-9,1 A-11,9 DP-2,8 DQ-4,6 DR-6,4 B-8,2 C-10,8 A-12,10 DP-2,9 DQ-4,7 DR-6,5 B-8,3 C-10,10 A-12,9 BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR BCADPDQDR Gyerekek

13 AZ MHC MEMBRÁN FEHÉRJÉK FUNKCIÓI

14 PEPTID 11 33 22 2m2m AZ I TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE MINDEN MAGVAS SEJTEN KIFEJEZŐDIK

15 22 11 22 11 PEPTID A HIVATÁSOS ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJTEKEN JELENIK MEG MÁS SEJTEKEN IS INDUKÁLHATÓ (endotél, mikroglia, asztocita) AZ II TÍPUSÚ MHC MOLEKULA TÉRSZERKEZETE

16 MEMBRÁN RECEPTOROK Intracelluláris peptid kötő képesség Egy kötőhelybe számos peptid illeszkedhet

17 MHC – PEPTIDE COMPLEXEK

18 11 33 22 2m2m 22 11 22 11 Az allélikus polimorfizmus a peptid kötő helyre koncentrálódik Az MHC polimorfizmus befolyásolja a peptid kötő képességet Az allelikus vairánsok 20 aminosavban is eltérhetnek Class II (HLA-DR) Class I

19 Az MHC-I molekula 8-10 aminosav hosszúságú peptideket köt A PEPTIDKÖTŐ HELY GEOMETRIÁJA  m  -lánc Peptid  -lánc  -lánc Peptid Az MHC-II molekula >13 aminosav hosszúságú peptideket köt

20 DPB1*01011 TAC GCG CGC TTC GAC AGC GAC GTG GGG GAG TTC CGG GCG GTG ACG GAG CTG GGG CGG CCT GCT GCG GAG TAC TGG AAC AGC CAG AAG GAC ATC CTG GAG GAG DPB1*01012 --- --- --- --- --- --- --- --- --A --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*02012 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*02013 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AC -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*0202 CT- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AG --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*0301 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*0401 -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*0402 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*0501 CT- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AG --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*0601 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*0801 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*0901 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*1001 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*11011 --- --- --- --- --- --- --- --- --A --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*11012 --- --- --- --- --- --- --- --- --A --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*1301 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*1401 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*1501 --- --- --- --- --- --- --- --- --A --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*1601 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*1701 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*1801 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*1901 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AG --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*20011 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*20012 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --C --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*2101 CT- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AG --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*2201 CT- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AG --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*2301 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*2401 -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -AG --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*2501 -T- -T- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- -A- -A- --- --- --- --- --- --- --- --- C-- --- --- --- DPB1*26011 --- --- --- --- --- --- --- --- --A --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- DPB1*26012 --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- --- 30 HLA-DP  allél szekvenciája a 204 és 290 nukleotidok (35-68 aminosavak) közötti szakaszon A polimorfizmus a legtöbb esetben pont mutáció következménye Y-F A-V Silent A-D A-E E-A I-L A polimorf nukleotidok a peptidkötő helyhez tartoznak

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

22 A peptidek leoldhatók az MHC molekulákról Stabil MHC-peptid komplexek izolálása Savval eluált peptidek Peptid szeparálás és szekvenálás „üres” MHC molekulák

23 Az MHC molekulákról leoldott peptidek eltérő szekvenciákkal rendelkeznek de közös motívumokat tartalmaznak Egy adott MHC I molekulához kötődő peptidek állandó aminosav mintázatot mutatnak PEIYSFH I AVTYKQT L PSAYSIK I RTRYTQLV NC Nem azonosak de hasonlók Y & F aromás V, L & I hidrofób A horgonyzó aminosavak oldalláncai a zsebekbe illeszkednek SIIFNEKL APGYNPAL RGYYVQQL Az eltérő MHC molekulák különböző konzervált aminosav mintázattal rendelkező peptideket képesek megkötni A közös szekvencia részlet a MOTIF A sok peptidre jellemző közös aminosavak illeszkednek az MHC molekula szerkezetéhez HORGONYZÓ AMINOSAVAK

24 SAJÁT ÉS IDEGEN FEHÉRJÉKBŐL SZÁRMAZÓ PEPTID MOTÍVUMOK

25 AZ MHC MOLEKULÁK SAJÁT VAGY ANTIGÉN EREDETŰ PEPTIDEKET KÖTVE JELENNEK MEG A SEJTFELSZÍNEN B-sejt, makrofág, dendritikus sejt Vese epitél sejt Máj sejt Bemutatják a sejt belső környezetét Bemutatják a sejt belső és külső környezetét I.típusú MHC 6 JEGYŰ ID KÓD A citoszólból és a sejtmagból származó adott méretű peptidek II. típusú MHC Membrán fehérjékből és az MHC molekulákból (70%) származó peptidek

26 AZ MHC POLIMORFIZMUS ELŐNYE A POPULÁCIÓBAN

27 AZ MHC ALLOTÍPUSOK KOMBINÁCIÓJA A POPULÁCIÓBAN ÉS AZ EGYEDBEN 1. EGYED 2. EGYED * * *

28 Mi az előnye az MHC típusok sokféleségének? A patogén mikroorganizmusok osztódása lényegesen gyorsabb, mint az emberi reprodukció Adott idő alatt a patogén gének sokkal gyakrabban mutálódnak, mint az emberi gének és ezáltal gyakran kikerülhetik az MHC gének változásait Az MHC típusok száma korlátozott A patogének flexibilitásával szemben A populációban minden MHC típus sok variánst hoz létre Ezek a variánsok nem feltétlenül nyújtanak védelmet minden egyed számára, de védik a populációt a kihalástól

29 A FERTŐZÉSEK KIMENETELE EGY ÉS TÖBB POLIMORF MHC GÉN ESETÉN v Példa: Ha csak egyféle MHC molekula (MHC X) lenne a populációban A populációt a kihalás fenyegetné A patogén kikerüli az MHC X általi felismerést MHC XX Többféle MHC-Gén v v v v v v v v v v v v vvv v v v v v v v v v A populáció védett V – vírus fertőzés által okozott kár

30 Heterozigotizmus előnye a peptid szelekcióban Idegen peptidek Adott egyed által felismert peptidek

31 A POPULÁCIÓ ÖSSZETÉTELÉNEK VÁLTOZÁSA Csökkenés KialakulásNövekedés Nagy csökkenés

32 Több allél heterozygota Homozygota

33 AZ MHC FUNKCIÓI KLASSZIKUS MHC GÉN TERMÉKEK –Saját fehérjékből származó peptidek prezentálása – immunológiai saját folyamatos megjelenítése –Az immunológiai saját meghatározása Saját MHC + saját peptid – egyedekként változó MHC és saját peptid –Antigénből származó peptidek prezentálása – idegen/megváltozott saját felismerése –Az immunológiailag idegen meghatározása Saját MHC + idegen peptid – egyedekként változó MHC és idegen peptid –Allogén válasz idegen MHC-val szembeni válasz (transzplantáció) Az MHC által korlátozott T-sejt felismerés következménye –A T-limfociták differenciációja és szelekciója a tímuszban –A T-limfociták életben tartása a periférián –Az NK sejt felismerés célpontja NEM KLASSZIKUS MHC GÉNEK –Specializált funkciók A KLASSZIKUS MHC GÉNEKKEL SZERKEZETI ROKONSÁGOT MUTATÓ FEHÉRJÉK

34 AZ MHC EGYÉB GÉNJEI (nem klasszikus) nem polimorf Ib MHC gének I típusú,  2 mikroglobulinnal asszociált MHC szerű molekulák Korlátozott szöveti kifejeződés HLA-G trofoblaszt, kapcsolódik a CD94 NK-sejt receptorhoz, gátolja a magzat és tumorok NK-sejt általi pusztítását HLA-E bizonyos sejtek membránján, HLA-A, B, C gének szignál szekvenciáját köti, kapcsolódik a CD94 NK-sejt receptorhoz HLA-F magzati máj, eozinofil felszín, ismeretlen funkció MHC II régió Az antigén feldolgozásban szereplő géneket kódolnak HLA-DM  HLA-DO  hivatásos APC-ben Proteaszóma komponensek (LMP-2 és 7), peptid transzporterek (TAP-1 és 2) Sok pseudogén MHC III régió Komplement fehérjék kódolása C4A és C4B, C2 és B FAKTOR TUMOR NEKRÓZIS FAKTOR-  Immunológiailag irreleváns gének 21-hidroxiláz, RNA helikáz, kazein kináz hősokk fehérje 70, szialidáz

35 Molecular basis of MHC types and variants POLYMORPHISM Variation >1% at a single genetic locus in a population of individuals MHC genes are the most polymorphic known The type and variant MHC molecules do not vary in the lifetime of the individual The diversity in MHC molecules exists at the population level This sharply contrast diversity in T and B cell antigen receptors which exists within the individual POLYGENISM Several MHC class I and class II genes encoding different types of MHC molecule with a range of peptide-binding specificities.