ΜΕΙΖΟΝ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ ΙΣΤΟΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑΣ 18-19 / 24-2-2014 Ρ. Τσιτσιλώνη ΑΝΟΣΟΛΟΓΙΑ ΜΕΙΖΟΝ ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ ΙΣΤΟΣΥΜΒΑΤΟΤΗΤΑΣ Εισαγωγικά στοιχεία Οργάνωση γονιδίων MHC Δομή MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ δομή MHC τάξης Ι δομή MHC τάξης ΙΙ Αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων με τα MHC αντιγόνα αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων με MHC τάξης Ι αλληλεπιδράσεις πεπτιδίων με MHC τάξης ΙΙ Πολυμορφισμός MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ Κυτταρική κατανομή και ρύθμιση της έκφρασης των MHC μορίων HLA και νοσήματα

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

Η ανακάλυψη του MHC τόπου 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

Τύποι μοσχευμάτων

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

Οργάνωση του MHC γενετικού τόπου στον άνθρωπο Class III

Οργάνωση του συμπλέγματος MHC στο ποντίκι και στον άνθρωπο

Δομή MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ 1 2 3

Δομή MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ Σύνδεση με αντιγονικό πεπτίδιο Περιοχές με δομή Ig

Δομή των MHC μορίων ΜΗC μόρια τάξης Ι Μέλη της υπεροικογένειας των Ig 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

Δομή των MHC μορίων ΜΗC μόρια τάξης ΙΙ Μέλη της υπεροικογένειας των Ig 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

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

Το τριμερές σύμπλεγμα αναγνώρισης & ενεργοποίησης του Τ κυττάρου

Δομή της σχισμοειδούς θήκης MHC μορίων τάξης Ι και ΙΙ

Δέσμευση των πεπτιδίων στα MHC μόρια τάξης Ι & 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)

Αλληλεπίδραση αντιγονικού πεπτιδίου με MHC τάξης Ι 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 ΙI 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

Χαρακτηριστικά πεπτιδίων που συνδέονται σε MHC μόρια   Χαρακτηριστικά πεπτιδίων που συνδέονται σε MHC μόρια   ΤΑΞΗΣ Ι ΤΑΞΗΣ ΙΙ Κυτταρική κατανομή Όλα τα εμπύρηνα κύτταρα Κυρίως 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-μικροσφαιρίνη α1, α2 και β1, β2 Θέση σύνδεσης με το αντιγονικό πεπτίδιο α1/α2 α1/β1 Μορφή θήκης Κλειστή και στα δύο της άκρα Ανοικτή και στα δύο της άκρα Μέγεθος συνδεόμενων πεπτιδίων 8-10 αμινοξέα 13-18 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 πρόσδεσης Τα 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 πεπτίδια Ενδογενή Εξωγενή Τα κύτταρα στα οποία παρουσιάζουν CD8+ κυτταροτοξικά CD4+ βοηθητικά  

Χαρακτηριστικά σύνδεσης πεπτιδίων στα ΜΗC

Οργάνωση του συμπλέγματος MHC στο ποντίκι και στον άνθρωπο

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 δεν αλλάζουν με το χρόνο = TCR, Abs διαφορές κατά 5-10 %  διαφορετικά MHC-Ag 309 563 167 107 20 3 439 25 56 2006 Αριθμός γνωστών αλληλομόρφων (2003)

Γνωστά HLA αντιγόνα (1987-2011)

Γενετική ποικιλομορφία των HLA αντιγόνων στον ανθρώπινο πληθυσμό www.alleles.org 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.

Ομαδοποίηση της έκφρασης των MHC μορίων Εμπύρηνα κύτταρα

Κύτταρα που εκφράζουν MHC μόρια τάξης ΙΙ

Η έννοια του MHC περιορισμού

Η πρώτη πειραματική απόδειξη του MHC περιορισμού

Κληρονόμηση και έκφραση MHC μορίων σε ετερόζυγο ποντίκι (Η-2k/d) μέχρι 6 HLA-I μέχρι 12 HLA-II PBL: 500x103 μόρια HLA-Ι/κύτταρο HLA-II στα APC μετά από επαφή με Ag  HLA-I: IFNs, TNFs  HLA-II: IFN-γ, IL-4

Σημασία μερικών ιδιοτήτων των HLA μορίων Χαρακτηριστικό Επεξήγηση Σημασία 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 έκφραση Μόνο 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)   Σχέση HLA αντιγόνων με νοσήματα (ΙΙ) ΝΟΣΗΜΑ HLA ΑΝΤΙΓΟΝΟ ΣΧΕΤΙΚΟΣ ΚΙΝΔΥΝΟΣ Αγκυλωτική σπονδυλίτιδα Β27 90 Ναρκοληψία DR2 95 Κληρονομική αιμοχρωμάτωση Α3 Β14 Α3/Β14 9,3 2,3 Ινσουλινοεξαρτώμενος διαβήτης DR3 DR4 DR3/DR4 DR3/DQ8/DQw2 5 6-7 20 30 0,25 Σκλήρυνση κατά πλάκας Μυασθένεια gravis 10 Σύνδρομο Sjoegren Dw3 6 Συστηματικός ερυθηματώδης λύκος Χρόνια ενεργός ηπατίτιδα 14 ΙgΑ νεφροπάθεια Σύνδρομο Reiter B27 37  

Σχέση HLA αντιγόνων με νοσήματα (ΙΙΙ) Table 3. Examples of significant HLA and disease associations Disease Associated Alleles Frequency in Relative Risk Patients Control Ankylosing spondylitis B27 90 9 87.4 Reiter's disease (syndrome) 79 37.0 Acute anterior uveitis 52 10.4 Psoriasis vulgaris Cw6 87 33 13.3 Dermatitis herpetiformis DR3 85 26 15.4 Celiac Disease 10.8 Insulin-dependent diabetes mellitus DR3/4 91 57 7.9

Βάση για ανεύρεση MHC μορίων και αντίστοιχων πεπτιδίων-συνδετών τους www.uni-tuebingen.de/uni/kxi supported by DFG-Sonderforschungsbereich 510 and the European Union: EU BIOMED CT95-1627, BIOTECH CT95-0263, and EU QLQ-CT-1999-00713                                                                                                                                                                                                              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 4th,  2003                                                        

Η φυλογενετική εξέλιξη των MHC

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