Antigén-felismerő receptorok (BCR, TCR) GYTK Immunológia

Átírás

1 Antigén-felismerő receptorok (BCR, TCR) GYTK Immunológia Dr Pállinger Éva Genetikai Sejt- és Immunbiológiai Intézet

2 Nem antigén- specifikus antigénreceptorok Opszonizáló receptorok Mintázat felismerő receptorok (PRR) Fc receptorok Komplement receptorok

3 Specifikus Ag felismerés = antigénreceptorok B sejt receptor: BCR (Sejtfelszínhez kötött immunglobulin) T sejt receptor: TCR APC B Felismeri: Szolubilis és membránhoz kötött Ag (epitóp) Fehérje, poliszacharid, lipid, DNS, RNS Konformációs és lineáris epitópok Felismeri: Feldolgozott antigének: peptid MHC komplex Kizárólag peptideket (αβ TCR) lineáris epitópok T

4 Emlékeznek? Az antigén felismerése Nativ Professzionális antigen prezentéló sejtek (APC) Dendritikus sejtek Makrofágok B-limfociták Timusz hámsejtek Processzált MHC korlátozott bemutatás T-limfocitáknak bacteriu m Natív antigen 4

5 Hasonlóságok a TCR és a BCR között ANTIGÉN KÖTŐHELY ANTIGÉN KÖTŐHELY ANTIGÉN KÖTŐHELY Variábilis régió (V) Konstans régió (C) Transzmembrán régió Citoplazmatikus farok Specifikus antigénkötő receptorok Variábilis és konstans régióik vannak Az Ag-kötőhelyet heterodimerek alkotják (2 különböző lánc) Felszínhez kötött = BCR Lehet szolubilis Kizárólag felszínhez kötött formában létezik

6 BCR

7 Nehézlánc (H): IgG, IgM, IgA, IgE, IgD Könnyűlánc (L): k. l -COOH 7

8 VARIÁBILIS RÉGIÓ Hipervariábilis régiók (komplementaritást meghatározó régiók) KÖNNYŰ LÁNCOK KAPOCS RÉGIÓ KONSTANS RÉGIÓ SZÉNHIDRÁT SZÉNHIDRÁT NEHÉZ LÁNCOK Ig DOMÉNEK DISZULFID HIDAK

9 Az ellenanyagok felxibilitása KAPOCS RÉGIÓ

10 Milyen struktúrákat ismernek fel az ellenanyagok? Konformációs epitóp Lineáris epitóp Neo-antigén determináns Denaturáció Az epitóp elvész Az Ig csak denaturáció után ismeri fel az epitópot Az Ig denaturáció Előtt és után is felismeri az epitópot Az epitóp proteolízis után keletkezik

11 Mivel jellemezhető az At-Ag kapcsolat? AFFINITÁS - AVIDITÁS Affinitás = az antitest kötődés erőssége Az Ag-Ab komplex képződésének egyensúlyi állandójával (K eq ) jellemezhető: Aviditás = az antigén és az antitest közötti kötőerők összege IgG IgG IgM ALACSONY AVIDITÁS NAGY AVIDITÁS NAGYON NAGY AVIDITÁS 11

12 Mivel jellemezhető az At-Ag kapcsolat? SPECIFITÁS KERESZT REAKTIVITÁS Specifitás = az antitest azon képessége, hogy mennyire képes egyetlen antigént (epitópot) felismerni és ahhoz kötődni Kereszt reaktivitás = az antitest azon képessége, hogy többféle antigénhez is képes kötődni, DE CSAK ABBAN AZ ESETBEN, ha az antigéneknek van közös epitópjuk. 12

13 Ag- At kötések jellemzői Nem kovalens kötés Elektrosztatikus H-híd Van der Waals Ellentétes töltések között H atomok elektronegatív atomok között Fluktuáló elektronfelhő az ellentétesen polarizált szomszédos atomok között Hidrofób Hidrofób csoportok és vízmolekulák között 13

14

15 Immunglobulin izotípus A nehézlánc (a,g,d,m,e) a biológiai effektor funkciót határozza meg.

16 Ellenanyagok által közvetített effektor funkciók

17 Az emberi immunglobulin izotípusok funkciói

18 Fc receptorok

19 Fcg receptorok szerepe az immunválasz szabályozásában Nature Reviews Immunology 8, (January 2008)

20 Immunglobulin allotípus Izotípuson belüli allérvariációk (fajon belüli egyedi eltérések), amelyek a konstans régiót érintik. Oka: genetikai polimorfizmus 1. személy 2. személy Nem befolyásolja sem az antigén kötést sem az effektor funkciót. Jelentőség: Csv transzplantáció monitorozás;apasági tesztek

21 Immunglobulin idiotípus 1. személy 2. személy Az immunglobulin egyedi Ag determinánsa; a hipervariábilis régióval függ össze Jelentőség: idiotípus anti-idiotípus szabályozás; vakcináció; B sejt eredetű tumorok célpontja

22 BCR komplex Extracelluláris tér PLAZMA MEMBRÁN citolazma ITAM MOTÍVUM CITOPLAZMATIKUS FAROK JELÁTVITELI EGYSÉG

23 A BCR-k keresztkötése szükséges a B sejt aktivációhoz

24 A BCR jelátvitel Antigén keresztkötés Fyn és Lyn (Src kinázok) aktivációja az a és b láncok ITAM motívumainak foszforilációja a Syk (tirozin kináz) dokkolása Grb2 és PLCγ aktiváció DAG és IP3 útvonalak aktiválódása PKC aktiváció intracelluláris Ca2+ koncentráció emelkedése

25 A naiv és az érett B sejtek eltérő BCR-t hordoznak ÉRETT B SEJT NAIV B SEJT ÉRETT B SEJT ÉRETT B SEJT A sejtfelszínhez kötött immunglobulinok monomerek.

26 Immunglobulin szupercsalád Antigén receptorok, ko-receptorok, ko-stimulációs molekulák Ag kötés, prezentáció, adhézió, citokin receptorok Ig domének

27 IVIG

28 TCR

29 TCR komplex Figure 3-6 ANTIGÉN FELISMERÉS 1. a T lymphocyták felszínén expresszálódik 2. Feladata az MHC (major histocompatibility complex) molekulák révén bemutatott peptidek felismerése 3. heterodimerek (a/b vagy g/d) 4. A jelátvitelt a CD3 complex közvetíti JELÁTVITEL

30 ANTIGÉN KÖTŐHELY ANTIGÉN KÖTŐHELY Variábilis régió (V) Konstans régió (C) Transzmembrán régió Citoplazmatikus farok Keringő T sejtek 90%-a Keringő T sejtek 10%-a

31 MHC RESTRIKCIÓ kontakt aminósav CDR2 T-sejt receptor CDR2 Az MHC molekula Polimorf része Horgonyzó aminósavak MHC zseb Peptid

32 A T sejt aktiváció feltétele a TCR-CD3 complex kötődése az MHC-Ag complexhez. CD4/CD8 MHC felismerés elengedhetetlen. APC CÉLSEJT peptid TCR CD4 peptid TCR CD8 Th Tc CD4 MHC-II CD8 MHC-I

33 TCR KOMPLEX Járulékos molekulák peptid kötőhely Járulékos molekulák JELÁTVITELI EGYSÉG

34 ANTIGÉN PREZENTÁLÓ SEJT TCR JELÁTVITELI EGYSÉG

35 TCR MHC-peptide CD4/CD8 MHC CD28 B7 CD45 TCR coligation lymphocytaspecifikus protein tirozin kináz(lck) foszforiláció Linker for Activation of T cells TCR Fyn CD4/CD8 p56lck CD45 tirozin foszfatáz ZAP70 tirozin kináz LAT foszforiláció Phosphatidylinositol útvonal Ic Ca++ NF-ATc transzlokáció a magba IL-2 gén aktiváció

36 Az Ag-specifikus receptorok sokféleségének kialakulása

37 Az emberi genom gént tartalmaz Kb FÉLE Ag FELISMERÉSÉRE KÉPES AZ IMMUNRENDSZER HOGYAN KÉPES AZ IMMUNRENDSZER ENNYIFÉLE SPECIFITÁSSAL RENDELKEZŐ Ag RECEPTORT LÉTREHOZNI?

38 A BCR és a TCR CDR régiójának szegmensei: 1. V (variabilitást meghatározó) szegmens 2. D (diverzitást meghatározó) szegmens 3. J (kapcsolódási szegmens) A D szegmens csak a nehézláncokat és a TCR b láncát kódoló génekben van jelen.

39 SZOMATIKUS GÉNÁTRENDEZŐDÉS VDJ rekombináció EMBRIONÁLIS (GERMLINE) DNS LEHETSÉGES mrns (3 KÜLÖNBÖZŐ B SEJT KLÓNBAN) 1 V, 1 J és (ha van) 1 D szegmens kiválasztódása

40 RAG1 és RAG2 enzimek szabályozzák EMBRIONÁLIS (GERMLINE) DNS DNS ÁTRENDEZŐDÉS PRIMER RNS TRANSZKRIPTUM mrns ÉRETT FEHÉRJE

41 RAG1 és RAG2 enzimek működése 1. A V, J és D exonok határán konszenzusszekvenciák (RSS Recombination Signal Sequence) találhatók. 2. Az RSS a RAG enzimek szubsztrátja 3. Minden RSS egy heptamer és egy nonamer szekvenciát tartalmaz, amelyeket egymástól meghatározott számú nukleotid (12 bp vagy 23 bp) választ el. 4. A 12 bp-ral elválasztott szekvenciák (1 turn signal) csak a 23 bp-ral elválasztottakkal (2 turn signal) kerülhetnek kölcsönhatásba. Ez biztosítja, hogy csak a megfelelő rekombinációs események játszódhassanak le. RAG DNS valamelyik hepatamernél felhasad Hajtű struktúrák képződése DNS függő protein kináz hatására a hajtű kinílik és a RAG enzim leválik Szabad végeken: A) TdT nukleotid beépülés B) Endonukleázok: rövidülés Ligáció: a V, D, J szakaszok összekapcsolódása Az RSS régiók kapcsolódása gyűrűvé zárja a nem kódoló génszakaszokat.

42 Junkcionális (kapcsolódási) diverzitás A RAG enzimek által elvágott DNS szakaszok pontatlan összeillesztésének korrekciója: NUKLEOTIDOK ADDÍCIÓJA 1. TdT: max. 20, nem templát által kódolt nukleotid (=N-nukleoitd) beépülése 2. A rekombináció során képződő hajtűkanyart érintő repair során a nem kódoló szakaszból P-nukleoitidok kerülhetnek a kódoló DNS-szálra.

43 1. A VDJ rekombináció FÜGGETLEN FOLYAMAT az immunglobulinok nehéz (H) és a könnyű láncaiban (L) ill. a TCR-k a és b láncaiban. 2. A VDJ rekombinációval és a Junkcionális (kapcsolódási) diverzitással befejeződik a TCR kialakulása

44 Az ellenanyag repertoire kialakulása: Szomatikus hipermutáció affinitás érés Th sejtek citokin termelése a naiv B sejtek V gén mutációja fokozódik (1000x) (szomatikus hipermutáció) Azok a B sejt klónok, amelyek ennek eredményeként jobban kötik az Ag-t, kiszelektálódnak (pozitív szelekció) és osztódni kezdenek

45 Az ellenanyag repertoire kialakulása: Izotípus váltás A csontvelői B sejtek érés során a konstans régió átírása a m és a d láncok promoterénél kezdődik A naiv B sejtek IgM és IgD immunglobulinokat expresszálnak. Th sejtek citokin termelése az aktivált B sejtekben beindul az AID (aktiváció indukált deamináz) enzim működése Szabályozza konstans régiókat kódoló genomiális gén szakaszok átíródását

46 A plazmasejtek immunglobulin termelése Th sejtek citokin termelése az Ig mrns poliadenilációja Ig szekréciós formája termelődik

47 Az ellenanyag repertoire kialakulása: Ag függő és antigéntől független mechanizmusok Csontvelő Antigéntől független Periféria Antigén-függő Lymphoid őssejt Pro-B sejt Pre-B sejt Éretlen B sejt Naiv B sejt Érett B sejt

48 Az ellenanyag repertoire kialakulása: Ag függő mechanizmusok T SEJT FÜGGETLEN ANTIGÉNEK Szénhidrátok, lipidek, nukleinsavak T SEJT FÜGGŐ ANTIGÉNEK Proteinek, peptidek Alacsony affinitású IgM Nincs izotípus váltás Nincs affinitás érés Rövid élettartamú memória sejtek indukciója Nagy affinitású IgG, IgA, IgE Izotípus váltás Affinitás érés Hosszú élettartamú memória sejtek indukciója

49 Az ellenanyag repertoire kialakulása: Ag függő mechanizmusok

50 Poszt- VDJ rekombináció VDJ rekombináció AZ ANTIGÉN-RECEPTOROK DIVERZITÁSÁNAK KIALAKULÁSI MECHANIZMUSAI 1. Csíravonal diverzitás 2. Kombinatórikus diverzitás 3. Junkcionális diverzitás 4. Receptor átszerkesztés (editing) és revízió 5. Szomatikus hipermutáció

51 Immunglobulin nehéz lánc V D J H Gének száma = 98 helyett Kombinációk száma 65 X 27 x 6 = függetlenül átrendeződő könnyű lánc Kappa: V(40)xJ(5) = 200 Lambda: V(30) xj(4) = x 200 x 120 =

52

53 AZ ELLENANYAG-REPERTOÁR KIALAKULÁSA Az elleanyag diverzitást fokozó mechanizmusok Az elleanyag diverzitást korlátozó mechanizmusok

54 Allélikus exklúzió: csak egy allél expresszálódik k l Nehéz lánc