ΜΕΙΖΟΝ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ ΙΣΤΟΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑΣ I.Εισαγωγικά στοιχεία II.Οργάνωση γονιδίων MHC III.Δομή MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ  δομή MHC τάξης Ι  δομή MHC τάξης ΙΙ IV.Αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων με τα MHC αντιγόνα  αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων με MHC τάξης Ι  αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων με MHC τάξης ΙΙ V.Πολυμορφισμός MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ VI.Κυτταρική κατανομή και ρύθμιση της έκφρασης των MHC μορίων VII.HLA και νοσήματα ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ / 12 & Ρ. Τσιτσιλώνη

Το τριμερές σύμπλεγμα αναγνώρισης & ενεργοποίησης του Τ κυττάρου

Εισαγωγικά στοιχεία Βασικές έννοιες:  Ιστοσυμβατότητα  Μείζον σύμπλεγμα ιστοσυμβατότητας (MHC, HLA)  MHC απλότυπος  MHC φαινότυπος/γονότυπος  Αντιγόνα ιστοσυμβατότητας  MHC-περιορισμός

1η επιτυχής μεταμόσχευση: 1954 όργανο: νεφροί δέκτης - δότης: Μονοωογενείς δίδυμοι ιατρική ομάδα: Harrison & Murray, Νοσοκομείο Βοστώνης (Νόμπελ Ανοσολογίας 1990) Συχνότερες μεταμοσχεύσεις νεφροί (70 %) πάγκρεας καρδιά – πνεύμονες ήπαρ μυελός των οστών κερατοειδείς χιτώνες δέρμα Προέλευση μοσχευμάτων ζωντανοί δότες πτωματικά μοσχεύματα δότες εγκεφαλικά νεκροί Η ανακάλυψη του MHC τόπου

Τύποι μοσχευμάτων

Τα ΜHC γονίδια στον άνθρωπο Τα ΜHC γονίδια στον άνθρωπο χρωμόσωμα 17 στο ποντίκι Χρωμόσωμα 6 στον άνθρωπο

Οργάνωση του MHC γενετικού τόπου στον άνθρωπο Class III

Οργάνωση του συμπλέγματος MHC στο ποντίκι και στον άνθρωπο  Γονίδια MHC τάξης Ι  Γονίδια MHC τάξης ΙΙ  Γονίδια MHC τάξης ΙΙΙ (συμπλήρωμα και πρωτεΐνες φλεγμονής)

Δομή MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ 1 2 3

Σύνδεση με αντιγονικό πεπτίδιο Περιοχές με δομή Ig

Δομή των MHC μορίων Δομή των MHC μορίων ΜΗC μόρια τάξης Ι  Μέλη της υπεροικογένειας των Ig Έχουν Ig-τύπου επικράτειες  α-αλυσίδα = μεγάλη γλυκοπρωτεΐνη 45 kDa Τρεις εξωκυτταρικές επικράτειες (α1, α2, α3), η καθεμιά μήκους περίπου 90 αμινοξέων Διαμεμβρανική περιοχή από περίπου 25 αμινοξέα Κυτταροπλασματική περιοχή από 30 αμινοξέα Οι α1 και α2 επικράτειες δημιουργούν τη σχισμοειδή θήκη που προσδένει πεπτιδικά θραύσματα από αντιγόνα, μήκους 8-10 αμινοξέων –β-πτυχωτές επιφάνειες φτιάχνουν το έδαφος της θήκης –2 α-έλικες φτιάχνουν τα τοιχώματα  β2-μικροσφαιρίνη = μικρή πρωτεΐνη 12 kDa

ΜΗC μόρια τάξης ΙΙ  Μέλη της υπεροικογένειας των Ig Έχουν Ig-τύπου επικράτειες  Ετεροδιμερή Μία 33 kDa α-αλυσίδα Μία 28 kDa β-αλυσίδα  Και οι δύο αλυσίδες έχουν διαμεμβρανικές περιοχές  Η σχισμοειδής θήκη σχηματίζεται από την προσέγγιση των α1 και β1 επικρατειών Φιλοξενεί πεπτίδια μήκους 13–18 αμινοξέων Δομή των MHC μορίων Δομή των MHC μορίων

Δομική σύγκριση αντιπροσωπευτικών HLA μορίων τάξης Ι (Β27) και ΙΙ (DR1)

Το τριμερές σύμπλεγμα αναγνώρισης & ενεργοποίησης του Τ κυττάρου

MHC τάξης Ι MHC τάξης ΙΙ Δομή της σχισμοειδούς θήκης MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ

Δέσμευση των πεπτιδίων στα MHC μόρια τάξης Ι & ΙΙ MHC τάξης Ι MHC τάξης ΙΙ

Μοντέλα σύνδεσης πεπτιδίων στις σχισμοειδείς θήκες των MHC αντιγόνων τάξης Ι και ΙΙ αντιγονικό πεπτίδιο (κόκκινο) α-αλυσίδα (άσπρο) β2 μικροσφαιρίνη (μπλε) αντιγονικό πεπτίδιο (κόκκινο) α-αλυσίδα (άσπρο) β-αλυσίδα (μπλε)

 Παρουσιάζουν πεπτίδια στα CD8+ T κύτταρα  Τα πεπτίδια προέρχονται από ενδογενείς ενδοκυτταρικές πρωτεΐνες  Μερικά αμινοξέα αγκυροβολούν το πεπτίδιο στη θήκη  Άλλα αμινοξέα μπορούν να αλληλεπιδράσουν με τον TCR Αλληλεπίδραση αντιγονικού πεπτιδίου με MHC τάξης Ι

 Παρουσιάζουν πεπτίδια στα CD4+ T κύτταρα  Τα πεπτίδια συνήθως προέρχονται από εξωγενή ενδοκυτταρικά αντιγόνα  Επίσης έχουν αμινοξέα που αγκυροβολούν τα πεπτίδια στη θήκη  Άλλα αμινοξέα προεξέχουν από τη θήκη για να αλληλεπιδράσουν με τον TCR Αλληλεπίδραση αντιγονικού πεπτιδίου με MHC τάξης ΙI

ΤΑΞΗΣ ΙΤΑΞΗΣ ΙΙ Κυτταρική κατανομή Όλα τα εμπύρηνα κύτταραΚυρίως Β κύτταρα, μακροφάγα και αντιγονοπαρουσιαστικά Στερεοταξική δομή 4 τμήματα (1=αμινοτελικό εξωκυττάριο που συνδέεται με το αντιγόνο, 2=ανάλογο της ανοσοσφαιρίνης μη πολυμορφικό εξωκυττάριο τμήμα, 3=διαμεμβρανικό, 4=κυτταροπλασματικό) Επικράτειες α1, α2, α3 και β2-μικροσφαιρίνηα1, α2 και β1, β2 Θέση σύνδεσης με το αντιγονικό πεπτίδιο α1/α2α1/β1 Μορφή θήκης Κλειστή και στα δύο της άκραΑνοικτή και στα δύο της άκρα Μέγεθος συνδεόμενων πεπτιδίων8-10 αμινοξέα13-18 αμινοξέα Πεπτιδικά μοτίβα που εμπλέκονται στη σύνδεση με τα MHC Αμινοξέα-άγκυρες και στα δύο άκρα του πεπτιδίου (πχ αμινοξέα θέσης 2 και 6) Συντηρημένα αμινοξέα διάσπαρτα σε όλο το μήκος του πεπτιδίου Φύση της πρόσδεσηςΤα δύο άκρα του πεπτιδίου αλληλεπιδρούν με το MHC μόριο και το μέσον του εκτείνεται προς την εξωτερική/άνω πλευρά Όλο το πεπτίδιο «αιωρείται» πάνω από το δάπεδο της σχισμοειδούς θήκης του MHC μορίου Παρουσιαζόμενα πεπτίδιαΕνδογενήΕξωγενή Τα κύτταρα στα οποία παρουσιάζουν CD8+ κυτταροτοξικάCD4+ βοηθητικά Χαρακτηριστικά πεπτιδίων που συνδέονται σε MHC μόρια

Χαρακτηριστικά σύνδεσης πεπτιδίων στα ΜΗC

Οργάνωση του συμπλέγματος MHC στο ποντίκι και στον άνθρωπο  Γονίδια MHC τάξης Ι  Γονίδια MHC τάξης ΙΙ  Γονίδια MHC τάξης ΙΙΙ (συμπλήρωμα και πρωτεΐνες φλεγμονής)

Οργάνωση των MHC γενετικών τόπων στον άνθρωπο και το ποντίκι

Αντιστοίχηση γενετικών τόπων με τις MHC αλυσίδες Το πεπτίδιο-σήμα (L) τελικά αποκόπτεται

Κληρονόμηση MHC απλοτύπων στον ποντικό

Ανοχή δερματικών μοσχευμάτων από ποντίκια ίδιου ή διαφορετικού απλοτύπου

Κληρονόμηση HLA απλοτύπων στον άνθρωπο και δημιουργία νέων απλοτύπων μετά από ανασυνδυασμό R = νέος απλότυπος

Ο πολυμορφισμός των HLA αντιγόνων Αριθμός γνωστών αλληλομόρφων (2003)  HLA = ιδιαίτερα πολυμορφικά  δεν αλλάζουν με το χρόνο = TCR, Abs  διαφορές κατά 5-10 %  διαφορετικά MHC-Ag

Γνωστά HLA αντιγόνα ( )

Γενετική ποικιλομορφία των HLA αντιγόνων στον ανθρώπινο πληθυσμό Κλασικά HLA τάξης Ι Κλασικά HLA τάξης ΙΙ

Τα MHC μόρια τάξης Ι και ΙΙ παρουσιάζουν πολυμορφισμό στα σημεία της σχισμοειδούς θήκης που προσδένουν τα πεπτίδια

Ο πολυμορφισμός αφορά ορισμένα αμινοξικά κατάλοιπα κυρίως της σχισμοειδούς θήκης Γιατί? Αν «άλλαξαν» αμινοξέα εκτός της σχισμοειδούς θήκης, τότε η καινούρια στερεοδομή του MHC μορίου μπορεί να μην μπορούσε να προσδέσει κανένα πεπτίδιο.

Εμπύρηνα κύτταρα Ομαδοποίηση της έκφρασης των MHC μορίων

Κύτταρα που εκφράζουν MHC μόρια τάξης ΙΙ

Η έννοια του MHC περιορισμού

Η πρώτη πειραματική απόδειξη του MHC περιορισμού

 μέχρι 6 HLA-I  μέχρι 12 HLA-II  PBL: 500x10 3 μόρια HLA-Ι/κύτταρο   HLA-II στα APC μετά από επαφή με Ag   HLA-I: IFNs, TNFs   HLA-II: IFN-γ, IL-4 Κληρονόμηση και έκφραση MHC μορίων σε ετερόζυγο ποντίκι (Η-2 k/d )

Σημασία μερικών ιδιοτήτων των HLA μορίων ΧαρακτηριστικόΕπεξήγησηΣημασία Συγκυρίαρχη έκφραση Εκφράζονται και τα δύο γονικά αλληλόμορφα κάθε γονιδίου MHC Αυξάνεται ο αριθμός των διαφορετικών MHC μορίων που μπορούν να παρουσιάσουν πεπτίδια στα Τ κύτταρα Πολυμορφισμός Υπάρχουν πολλά διαφορετικά αλληλόμορφα στον πληθυσμό Εξασφαλίζει ότι διαφορετικά άτομα μπορούν να παρουσιάσουν και να αποκριθούν σε διαφορετικά μικροβιακά πεπτίδια Ειδικότητα- Συγγένεια Ευρύ φάσμα ειδικότητας, χαμηλή συγγένεια Πολλά διαφορετικά πεπτίδια μπορούν να συνδεθούν στο ίδιο MHC μόριο Ρυθμός διάστασης Πολύ βραδύς ρυθμός διάστασης Το κάθε MHC μόριο παρουσιάζει για αρκετό χρόνο το πεπτίδιο, ώστε να εντοπιστεί από τα Τ κύτταρα Έκφραση Σταθερή έκφρασηΜόνο τα MHC μόρια που παρουσιάζουν πεπτίδιο εκφράζονται για να αναγνωριστούν από τα Τ κύτταρα

Σχέση HLA αντιγόνων με νοσήματα (Ι) Κοινά χαρακτηριστικά:  άγνωστης αιτιολογίας  παρουσιάζουν κληρονομικότητα (?)  εμφανίζουν ανοσολογικές διαταραχές  δεν επιδρούν στην αναπαραγωγική ικανότητα

Σχέση HLA αντιγόνων με νοσήματα (ΙΙ) ΝΟΣΗΜΑHLA ΑΝΤΙΓΟΝΟΣΧΕΤΙΚΟΣ ΚΙΝΔΥΝΟΣ Αγκυλωτική σπονδυλίτιδαΒ2790 ΝαρκοληψίαDR29595 Κληρονομική αιμοχρωμάτωσηΑ3 Β14 Α3/Β14 9,3 2,3 90 Ινσουλινοεξαρτώμενος διαβήτης DR3 DR4 DR3/DR4 DR3/DQ8/DQw2 DR ,25 Σκλήρυνση κατά πλάκαςDR25 Μυασθένεια gravisDR310 Σύνδρομο SjoegrenDw36 Συστηματικός ερυθηματώδης λύκοςDR35 Χρόνια ενεργός ηπατίτιδαDR314 ΙgΑ νεφροπάθειαDR414 Σύνδρομο ReiterB2737

Table 3. Examples of significant HLA and disease associations Disease Associated Alleles Frequency in Relative Risk PatientsControl Ankylosing spondylitis B Reiter's disease (syndrome) B Acute anterior uveitis B Psoriasis vulgaris Cw Dermatitis herpetiformis DR Celiac Disease DR Insulin-dependent diabetes mellitus DR3/ Σχέση HLA αντιγόνων με νοσήματα (ΙΙΙ)

Βάση για ανεύρεση MHC μορίων και αντίστοιχων πεπτιδίων-συνδετών τους supported by DFG-Sonderforschungsbereich 510 and the European Union: EU BIOMED CT , BIOTECH CT , and EU QLQ-CT DFG-Sonderforschungsbereich 510 A DATABASE OF MHC LIGANDS AND PEPTIDE MOTIFS (Ver. 1.0) SYFPEITHI is a database comprising more than 4000 peptide sequences known to bind class I and class II MHC molecules. The entries are compiled from published reports only. Last update: November 4 th, 2003

Η φυλογενετική εξέλιξη των MHC

Το “περίεργο” MHC μόριο HLA-G και οι ισομορφές του εκκρινόμενα

Και κάτι για να σκεφτείτε…

Τα τρωκτικά προτιμούν συντρόφους με διαφορετικά ΜHC αλληλόμορφα Διαφορετικά Η-2 Ταυτόσημα Η-2 Η αναγνώριση βασίζεται στην οσμή Yamazaki et al., 1979

Οι άνθρωποι τι προτιμούν ? Φοιτητές: θηλυκά (n=49) και αρσενικά (n=44) άτομα τυποποιήθηκαν για τα HLA-A,-B and –DR. Οι άντρες χρησιμοποίησαν ουδέτερο σαπούνι και όχι κολόνιες ή after-shave. Ο κάθε άντρας φοιτητές φόρεσε ένα T- shirt για 2 συνεχόμενα βράδια. Τα T-shirts μαζεύτηκαν αλλά δεν πλύθηκαν. Τα T-shirts μπήκαν σε κουτιά. Wedekind et al., 1995

Οι άνθρωποι τι προτιμούν ? H κάθε κοπέλα έπρεπε να μυρίσει την οσμή από 7 T-shirts Control Παρόμοια HLA αλληλόμορφα Διαφορετικά HLA αλληλόμορφα Και…..????

Τα αποτελέσματα….. 0 Διαφορετικά HLA Παρόμοια HLA Πολύ ευχάριστη οσμή Κοπέλες που χρησιμοποιούν αντισυλληπτικό χάπι Απαίσια οσμή Διαφορετικά HLA Παρόμοια HLA Wedekind et al., 1995; Doxiadis, 2012