prezentace antigenu 08 - mci.img.cas.czmci.img.cas.cz/pdf/prezentace antigenu ii.pdf · glycolipid...
TRANSCRIPT
MHC A ZPRACOVÁNÍ MHC A ZPRACOVÁNÍ A PREZENTACE ANTIGENU
Marie Lipoldová
Ústav molekulární genetiky AV ČR v v i Vídeňská 1083 Ústav molekulární genetiky AV ČR v.v.i., Vídeňská 1083,
14220 Praha 4
http://www.img.cas.cz/mci/
tel: 24106 3243
il li ld @i e-mail: [email protected]
DOPORUČENÁ LITERATURA I
• Hořejší V., Bartůňková J.: ZÁKLADY IMUNOLOGIE
3. vydání, Triton, Praha 2005
• Jílek P.: ZÁKLADY IMUNOLOGIE
Ewopharma s.r.o. 2002, str. 24-29
DOPORUČENÁ LITERATURA II• Coico R., Sunshine G., Benjamini E.: IMMUNOLOGY
(A short course) Wiley-Liss, 5. vydání, 2003, str. 113-127
• P.J. Delves, S.J. Martin, D.R. Burton, I.M. Roitt:
’ i l l dá í l k ll bli hiROITT’s Essential Immunology, 11. vydání, Blackwell Publishing
2006, str. 95- 110
• Janeway C.A., Travers P., Walport M., Shlomchik, M.
IMMUNOBIOLOGY (The Immune System in Health and Disease)
Garland Publishing, 5. vydání, 2001, str. 105-122
Plán přednášky
■■ ANTIGEN A IMUNOGEN
■■ MHC a jeho vlastnosti
■■ PREZENTACE ANTIGENU
MHC I CD8+ T LYMFOCYTYMHC I + CD8+ T LYMFOCYTY
MHC II + CD4+ T LYMFOCYTYMHC II + CD4+ T LYMFOCYTY
■■ MHC a vnímavost k chorobám
Imunitní systém
Spíše funkční než anatomický systém- Funkce
• Ochrana proti patogenům• Ochrana proti patogenům• Eliminace tkání a buněk, které byly
poškozeny infikovány nebo usmrcenypoškozeny, infikovány nebo usmrceny
ROZLIŠUJE VLASTNÍ OD CIZÍHO.
ANTIGEN A IMUNOGENANTIGEN A IMUNOGENIMUNOGENYIMUNOGENY j k l k l IMUNOGENYIMUNOGENY jsou makromolekuly, které vyvolávají imunitní reakce organismu.
ANTIGENYANTIGENY jsou látky, které se mohou navázat na imunologické receptory, navázat na imunologické receptory, ale nemusejí nutně vyvolat imunitní reakci organizmureakci organizmu IMUNOGENY
ANTIGENY
FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ IMUNOGENICITUFAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ IMUNOGENICITU
• CIZORODOST
• VYSOKÁ MOLEKULOVÁ HMOTNOSTVYSOKÁ MOLEKULOVÁ HMOTNOST
• CHEMICKÁ KOMPLEXITA
• DEGRADABILITA A INTERAKCE S MHC
(u T buněčných imunogenů)(u T buněčných imunogenů)
(d lší f kt t i i éh j di(další faktory: genotyp imunizovaného jedince, množství a způsob podání antigenu)
Í ŮHLAVNÍ SKUPINY ANTIGENŮ
• NUKLEOVÉ KYSELINY• NUKLEOVÉ KYSELINYŠpatné imunogeny, imunogenicita se zvyšuje, pokud jsou navázány na bílkovinný nosič (systémový lupus erythematosus)
• POLYSACHARIDY (KARBOHYDRÁTY)imunogenní pouze s bílkovinným nosičem ⇒ GLYKOPROTEINY ABO
k iskupiny
• LIPIDYřídk i í i i it š j k d j á ázřídka imunogenní, imunogenicita se zvyšuje pokud jsou navázány
na bílkovinný nosič odpověď ke GLYKOLIPIDŮM A SPHINGOLIPIDŮM pozorována
• BÍLKOVINYtéměř všechny bílkoviny imunogenní (komplexita, mnoho epitopů)
RozpoznánRozpoznáníí antigenuantigenu
PROTEINY B b ňk t i l b li• B buňky – receptor: imunoglobulin
• αβ T buňky - receptor: T buněčný receptor pro antigen/ MHC restrikcepro antigen/ MHC restrikce
GLYKOLIPIDY T buňkaGLYKOLIPIDY• Dvojitě negativní T buňky, αβ T buňky,
kanonické TcRα (NKT) γδ T buňky/ kanonické TcRα (NKT), γδ T buňky/ CD1 restrikce
B LA
M lBos taurus
SLABoLA
H-2
MHCMHCM j Hi t tibilit C l
Sus scrofaMus musculus
Major Histocompatibility Complex(všichni obratlovci)
Human Leucocyte Antigen (člověk)
HLA
H i
HLAHLA
Homo sapiensHomo sapiens
MHCMHC
• Struktura MHC I a MHC II
• ZÁKLADNÍ FUNKCE
• EXPRESE
GENY KÓDUJÍCÍ MHC• GENY KÓDUJÍCÍ MHC
CO JE TO HAPLOTYP• CO JE TO HAPLOTYP
St kt MHCSt kt MHCStruktura MHCStruktura MHCMHC I:
α řetězec+ β2m
MHC II:
α a β řetězce
ZÁKLADNÍ ZÁKLADNÍ FUNKCE MHCFUNKCE MHC
váže peptidové fragmenty proteinů:váže peptidové fragmenty proteinů:
• produkovaných buňkou - MHC I
• nebo buňkou pohlcených - MHC II
NAVÁZÁNÍ PEPTIDU MHC IFUNKCE MHC
NAVÁZÁNÍ PEPTIDU MHC I
Vazebné místo:
PEPTIDPEPTID: domény αα11 a αα22■ polymorfní
■ uzavřené: 8 – 9 amkCDR3CDR3--TcRTcRT buňka: domény αα11 a ββ11y αα ββ
■■ polymorfníCD8CD8T b ňk d é 33T buňka: doména αα33
■■ monomorfní■■ (konzervovaná)
NAVÁZÁNÍ PEPTIDU MHC IINAVÁZÁNÍ PEPTIDU MHC II
FUNKCE MHC
NAVÁZÁNÍ PEPTIDU MHC IINAVÁZÁNÍ PEPTIDU MHC II
Vazebné místo:Vazebné místo:
PEPTIDPEPTID: domény ββ11 a αα11■■ polymorfníp y■■ otevřené: 12 – 20 amk
CDR3CDR3--TcRTcRT buňka: domény ββ11 a 11T buňka: domény ββ11 a αα11
■■ polymorfníCD4CD4T buňka: doména ββ22
■■ monomorfní■■ (konzervovaná)■■ (konzervovaná)
EXPRESEEXPRESE MHCMHCEXPRESEEXPRESE MHCMHC
Í ÍHLAVNÍ HISTOKOMPATIBILITNÍ KOMPLEX
glykoproteiny: dvě třídyglykoproteiny: dvě třídy• MHC gp I - na všech buňkách organismu,
která mají jádrakterá mají jádra
• MHC gp II - za fyziologických podmínek pouzeň á í ína buňkách prezentujících antigen
• dendritické buňkyDC
y• monocyty/ makrofágy • B-lymfocyty
DC
• B-lymfocyty
VLASTNOSTI POLYGENNÍ
Lidský MHC locus (HLA)Lidský MHC locus (HLA)
HLA II
DP(α,β)
DQ (α,β)
DR (α,β)
HLA I
B (α)
C (α)
A (α)
+ β2m
Polymorfismus genů kódujících MHCPolymorfismus genů kódujících MHC
Údaje 2001
VLASTNOSTIVLASTNOSTI
POLYMORFNÍ a POLYGENNÍ⇒ schopnost prezentovat extrémně velké
množství peptidů T buňkámmnožství peptidů T buňkám
Exprese MHC:KODOMINANTNÍKODOMINANTNÍ
Exprese MHC alel je polymorfní a polygenníExprese MHC alel je polymorfní a polygenníExprese MHC alel je polymorfní a polygenníExprese MHC alel je polymorfní a polygenní
E MHC l l j k d i tE MHC l l j k d i t ííExprese MHC alel je kodominantnExprese MHC alel je kodominantníí
HAPLOTYP HAPLOTYP HAPLOTYP HAPLOTYP SOUHRN ALEL MHC NA JEDNOM CHROMOZOMU
SOUHRN GENY MHC
VLASTNOSTI GENŮ KÓDUJÍCÍCH MHCVLASTNOSTI GENŮ KÓDUJÍCÍCH MHC
• Polygennío yge
• Vysoce polymorfníy p y
• Exprese kodominantní
⇒ MŮŽE VÁZAT ( a PREZENTOVAT)
MNOHO RŮZNÝCH ANTIGENŮ
PROCESSING (ZPRACOVÁNÍ) PROCESSING (ZPRACOVÁNÍ)
A PREZENTACE ANTIGENUA PREZENTACE ANTIGENU
ZPRACOVÁNÍ A PREZENTACE ZPRACOVÁNÍ A PREZENTACE
ENDOGENNÍCH A EXOGENNÍCH ENDOGENNÍCH A EXOGENNÍCH
CIZORODÝCH MOLEKUL SE LIŠÍCIZORODÝCH MOLEKUL SE LIŠÍ
ň á ě í
CIZORODÝCH MOLEKUL SE LIŠÍ.CIZORODÝCH MOLEKUL SE LIŠÍ.
Aby mohla T buňka správně reagovat, musí poznat, jestli cizí antigen pochází z cytosolu
nebo vesikulárního kompartmentu.
Proto jsou peptidy různého původu Proto jsou peptidy různého původu prezentovány v kontextu MHC
ů ý h řídrůzných tříd.
T LYMFOCYTY S RŮZNOU FUNKCÍ
ROZPOZNÁVAJÍ PEPTIDY
PRODUKOVANÉ
V RŮZNÝCH BUNĚČNÝCH KOMPARTMENTECH.
PŮVOD PEPTIDŮPŮVOD PEPTIDŮOdkud pocházejí antigeny rozpoznávané T lymfocyty
Patogeny:
Ů O ŮŮ O Ů
Patogeny:
■■ replikace v cytosolu buňky (viry, některé bakterie)
proteiny produkované buňkou
MHC I + CD8+ - zabití napadených buněk
■■ replikace v endosomech a lysosomech (bakterie, paraziti)
proteiny buňkou pohlcené
ik lá í té b ňk MHC II + CD4+vesikulární systém buňky: MHC II + CD4+
aktivace zánětlivé a protilátkové odpovědi
CD4+ Th1 - zánětlivé - aktivace makrofágů k zabití patogenu
CD4+ Th2 - protilátková odpověd', aktivace B buněk
k produkci protilátek
Původ Původ peptidpeptidů ů MHC IMHC IPůvod Původ peptidpeptidů ů –– MHC IMHC Iprezentace peptidů z cytosolu (hlavně virové proteiny, prezentace peptidů z cytosolu (hlavně virové proteiny,
nádorové proteiny) CD8+ cytotoxickým buňkám, které
napadenou a/nebo pozměněnou buňku zabijí
Protože viry mohou napadnout téměř každou buňkuProtože viry mohou napadnout téměř každou buňku
s jádrem, téměř všechny buňky s jádrem exprimují MHC I,
i když různě intenzívněi když různě intenzívně
(např. buňky imunitního systému hodně, buňky jater málo)
erytrocyty - nemají jádro, nemohou podporovat virovou
replikaci - problém pokud je napadne Plasmodium replikaci - problém, pokud je napadne Plasmodium
PEPTIDY PREZENTOVANÉ MHC IPEPTIDY PREZENTOVANÉ MHC IPEPTIDY PREZENTOVANÉ MHC IPEPTIDY PREZENTOVANÉ MHC I
1 Syntéza virových1. Syntéza virových proteinů na ribosomech
2. Ubiquitin – označení proteinu
3. Proteasom – rozštěpení
4 TAP1/TAP2 t t4. TAP1/TAP2 – transportpeptidů do endoplasmatického retikularetikula
Biosyntéza komplexů peptid Biosyntéza komplexů peptid -- MHC I MHC I
Immunology Today16: 359, 1995
Antigeny jsou stěpeny v cytosolu. Fragmenty jsou roztřízeny podle velikosti a transportoványdo endoplasmatického retik la (ER) procesem žad jícím ATP V ER peptid hodnédo endoplasmatického retikula (ER) procesem vyžadujícím ATP. V ER peptidy vhodné délky asociují s čerstvě syntetizovaným heterodimerem MHC I a jsou transportovány na povrch.
PPůů d d tidtidůů t ý h MHCt ý h MHC I I PPůůvod vod peptidpeptidůů prezentovaných MHCprezentovaných MHC I I cytoplasmatické cytoplasmatické / endogenní/ endogenní
• virové proteiny jsou syntetizovány na ribosomech
• ubiquitin - označení proteinu určeného k likvidaciATP
• proteasom - rozštěpeni proteinumultikatalytický proteinázový komplex štěpení proteinů za spotřeby ATPštěpení proteinů za spotřeby ATP
• TAP1/TAP2 (Transport of Antigenic Peptides) transport peptidů z cytosolutransport peptidů z cytosoludo endoplasmatického reticula ATP
PŘEDKLÁDÁNÍ ENDOGENNÍCH CIZORODÝCH PEPTIDŮ PŘEDKLÁDÁNÍ ENDOGENNÍCH CIZORODÝCH PEPTIDŮ
CD8CD8+ + T LYMFOCYTŮMT LYMFOCYTŮM
Shrnutí: ■ endogenní proteiny
■ prezentace peptidů pomocí MHC I CD8+ T buňkám
( t t i ký )(cytotoxickým)
⇒ odstranění buněk infikovaných viry a buněk nádorových
MHC IIMHC II
• Hlavní funkce CD4+ lymfocytů kti ji ý h b ěk i it íh té- aktivace jiných buněk imunitního systému.
• MHC II je normálně exprimováno:j p
dendritické buňky DC
B lymfocyty
k fámakrofágy
tj. na buňkách, které se účastní imunitní odpovědi.j , p
Původ peptidů prezentovaných MHC II
é ří ýPeptidy prezentované MHC II se tvoří v acidických intracelulárních vesiculech. ENDOSOM
• Některé patogeny (Leishmania, Mycobacterium) se
replikují v intracelulárních vesiculech v makrofázích.
Jejich proteiny proto nejsou dostupné proteasomům.
• CD4+ buňky rozpoznávají také peptidové fragmenty • CD4+ buňky rozpoznávají také peptidové fragmenty,
které pocházejí z extracelufárních patogenů
a proteiny které jsou internalizoványa proteiny, které jsou internalizovány
(např. komplexy antigen-protilátka).
I t li tInternalizace patogenu
ZPRACOVÁNÍ EXOGENNÍCH CIZORODÝCH MOLEKUL ZPRACOVÁNÍ EXOGENNÍCH CIZORODÝCH MOLEKUL
A JEJICH PREZENTACE MHC IIEXOGENNÍ ANTIGENEXOGENNÍ ANTIGENVesikuly s kyselým prostředím
ENDOSOMYENDOSOMY
LYSOSOMY
Proteolytické štěpení (katepsiny, endopeptidáza)(katepsiny, endopeptidáza)
MHC IIENDOPLASMATICKÉ RETIKULUMRETIKULUM
αa β řetězec MHC II + invariantní řetězec (Ii, CD74)
(zabraňuje obsazení(zabraňuje obsazení vazebných míst vlastními peptidy)⇒ CLIP (CLass II associated Invariant Chain Peptide)Peptide)
⇒ HLA-DM ⇒ záměna za antigenní fragment
VnitVnitrobuněčný transport a manipulace MHC II a invariantního řetězcerobuněčný transport a manipulace MHC II a invariantního řetězce
1. V endoplasmatickém reticulu vzniká komplex 3 molekul MHCII a 3 invariantních ř tě ůřetězců2. Tento komplex je transportován přes Goldiho aparát endosomální cestou a invariantní řetězec (Ii) je degradován3 Fragment Ii CLIP zůstává asociován aby bránil navázání peptidů Odstranění CLIPu je
Immunology Today 16, 359, 1995
3. Fragment Ii, CLIP, zůstává asociován, aby bránil navázání peptidů. Odstranění CLIPu je katalyzováno HLA-DM. Je navázán peptid.
JINÉ PŘÍPADY PREZENTACEJINÉ PŘÍPADY PREZENTACE
• SUPERANTIGENY
• PREZENTACE GLYKOLIPIDŮ
• ZKŘÍŽENÁ PREZENTACE
SUPERANTIGENY
• stimulují 5 – 30% T buněk
• nevyžadují zpracováníTCRV regions
nevyžadují zpracování v APC
• váží β řetězec TcR
Superantigen
β
Příklady:STAFYLOKOKOVÝ
MHCClass II
ENTEROTOXIN (SE)
TOXIN TOXICKÉHO ŠOKOVÉHO SYMPTOMU (TSST)
STREPTOKOKOVÝ PYROGENNÍ EXOTOXIN (SPE)
Prezentace glykolipidů CD1VLASTNOSTIVLASTNOSTI
• CD1- podobná MHC I asociovaná s β2m
Polar cap
TCRV regionsαβ or γδ
• hlubší žlábek• antigenní fragment (z mykobakterií)
iká d h
Non-polar
Glycolipidantigen
Polar cap vzniká v endosomech
EXPRESE CD1: dendritické buňkyNon-polar
tail CD1
dendritické buňkymonocyty
PREZENTUJE FRAGMENTY:
β2m
PREZENTUJE FRAGMENTY: γδ+ T buňkyαβ+ CD8+ T buňkyβ yαβ+ NK1.1 CD4 + T buňky
Cross-presentation Cross presentation Zkřížená prezentace
Antigen Processing and PresentationAntigen Processing and Presentation
SROVNÁNÍ VLASTNOSTÍ A FUNKCE MHC I a MHC IISROVNÁNÍ VLASTNOSTÍ A FUNKCE MHC I a MHC II
Ch kt i tik MHC I MHC IICharakteristika MHC I MHC II
Struktura α řetězec + β2m α a β řetězce
Domén 1 2 a 3 + β2m 1 2 a β1 β2Domény α1, α2 a α 3 + β2m α1, α2 a β1, β2
Konstitutivní téměř všechny APC buňkybuněčná exprese jaderné buňky (B buňky, dendritické
buňky,makrofágy)
Peptidy vázající uzavřené, otevřené, místo váže 8-9 aminokyselin váže 12-17 aminokyselinmísto váže 8-9 aminokyselin váže 12-17 aminokyselin
tvořené doménami α1 a α2 tvořené doménami α1 a β1
Peptidy Endogenní antigeny Exogenní antigeny, há jí í i i k t b li épocházející z cross-priming katabolizované
v kyselém prostředí
Peptidy CD8+ T buňkám CD4+ T buňkámp yprezentované
celiakie
MHC A CHOROBY
celiakie
MHC A CHOROBY
Reiterův syndrom Bechtěrevova choroba
PEPTIDY PREZENTOVANÉ MHC IIRŮZNÉ ALELY MHC PREZENTUJÍ RŮZNÉ ANTIGENNÍ FRAGMENTYRŮZNÉ ALELY MHC PREZENTUJÍ RŮZNÉ ANTIGENNÍ FRAGMENTY
HLA a choroby
Frequence alely (%)Onemocnění HLA alela pacienti kontroly odds
Bechtěrevova choroba B27 >95 9 >150
q y ( )
Reiterův syndrom B27 >80 8 >40
Akutní přední uveitida B27 68 9 >20
Narkolepsie DQ6 >95 33 >38Narkolepsie DQ6 >95 33 >38
Celiakie DQ2 99 28 >250
Congenital adrenal Bw47 25 0.2 80-150 hyperplasia
BCH – u 5% B27 pozitivních jedinců se vyvine choroba (20% subklinické projevy)BCH – u 5% B27 pozitivních jedinců se vyvine choroba (20% subklinické projevy)
Resistence k HIV
HLA
•Větší heterozygozita v HLA I. třídy zpomaluje vývoj choroby
•vzácné HLA ochrana•vzácné HLA ochrana
Kandidátní geny
GENY MODIFIKUJÍCÍ PRŮBĚH MALOMOCENSTVÍ
A i l l HLA II tříd f ě íAsociace alel HLA II. třídy a formy onemocnění
FORMA ALELA POPULACE• Tuberkulozní DQw1 Indie, Thajsko , JaponskoTuberkulozní DQw1 Indie, Thajsko , Japonsko
DR3 Mexiko, Surinam, VenezuelaDQB1, DQB2, DRB1 BrazílieDRB1*1502 Indie
• Lepromatozní DQw1 Indie, Japonsko, VenezuelaDRB1*1501 Indie
MECHANISMUS?• MECHANISMUS?• vyšší afinita HLA a peptidů ⇒ silnější proliferace T buněk a vyšší produkce IFNγ ⇒ tuberkulozní formaprezentace peptidů v kontextu specifických HLA může véstp p p p ýk aktivaci supresorických/regulačních T buněk
MHC
• obrana proti infekcím
• transplantace• transplantace
t i it • autoimunita • alergie
• nádorová onemocnění