Komplementaktiválás, a C3 komplementfehérje szerkezete és működése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Komplementaktiválás, a C3 komplementfehérje szerkezete és működése"

Bertalan Mezei
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Veleszületett immunitás, Az immunrendszer evolúciója Komplementaktiválás, a C3 komplementfehérje szerkezete és működése Papp Krisztián Papp Krisztián

2 Immunválasz Kórokozó Veleszületett immunválasz Adaptív immunválasz B sejt Ellenanyag Bőr, nyálkahártya Fagociták Komplement Dendritikus sejt Effektor T sejt T sejt NK sejt Órák Fertőzésttől eltelt idő Napok

3 A tözsfejlődés során a C3 700 millió éve jelent meg

4 Komplementrendszer Klasszikus út Lektin út Alternatív út Fodor József ( ): Bacillus anthracisszal immunizált nyulak vérében a kórokozó elpusztul 56 C-on történő hőkezelés inaktiválja A komplement elnevezés Paul Ehrlichtől származik: komplementer kiegészítő Több mint 30 komponens Nagy részüket a máj termeli, de lokálisan monociták, makrofágok és endotélsejtek is termelik (C1- bél epitélsejtjei) D faktor zsírsejtek)

5 Komplementaktiválás enzimkaszkádja Limitált proteolízis b a b Inaktív prekurzor molekulák b a b b a b b a b b a b b a b enzim b b b b b b b Aktiváló felszín (1 C3-konvertáz enzim akár 200db C3-at is tud hasítani)

6 Komplementrendszer Klasszikus út Lektin út Alternatív út

7 Komplementrendszer

8 Komplementrendszer Klasszikus út Lektin út Alternatív út Prekurzor fehérje C4 ~ kötődés C2 ~ hasítás C3 ~ kötődés B ~ hasítás Aktiváló proteáz C1s MASP D faktor C3 konvertáz C5 konvertáz C4bC2b C4bC2bC3b C3bBb C3bfBbC3b Terminális út MAC

9 C1q, MBL, Ficolin C1q Mannose-binding lectin Ficolins Ca 2+ stabilizálja Szerin-proteáz Kötőhely az ellenanyag Fc részének CH2 doménjéhez, de közvetlenül is képes kapcsolódni: Lipid-A, LPS, porin molekulák, HIV-1, influenza, pentraxinok (SAP [Serum Amiloid Protein] CRP [C-Reactive Protein]) Ca 2+ függő C-típusú lektin domén mannózkötő képeséggel (CRD~Carbohydrate Recognition Domain) (GlcNAc, ManNAc, fukóz, glukóz) (HIV, Staphlyococcus aureus, Streptococcus Pneumoniae, Candida albicans) Fibrinogén típusú szénhidrát felismerő domén (Gramm-pozitív baktérium sejtfalában levő N-acetil-glukozamin és lipotejkolsav)

10 Az alternatív utat aktiváló anyagok Kórokozó, partikulumok Bármely Ig-vel komplexben lévő kórokozó Legtöbb Gramm-negatív baktérium Számos Gramm-pozitív baktérium Gomba és élesztősejtfal Vírusok, vírussal fertőzött, tumoros sejtek Paraziták (pl. tripanoszóma) Egyéb faktorok Szénhidrátok (agaróz, inulin) Nyúl és tengerimalac IgG-t tartalmazó immunkomplexek Kobraméregfaktor (CVF) Heterológ eredetű vörösvérsejtek Anionos polimerek (dextrán szulfát) LPS Sziálsavban szegény felszínek

11 Komplementrendszer szabályozása Klasszikus út Lektin út Alternatív út

12 Komplementrendszer szabályozása SCR (Short Consensus Repeat) ( sushi-domén ) 60 aminosav 2 diszulfid híddal stabilizált egységek) Kovertáz enzim bomlását segítik: C4BP, H-faktor, CR1, DAF I-faktor enzimet segítik: C4BP, H-faktor, CR1, MCP

13 Komplementrendszer szabályozása

14 Komplementrendszer szabályozásának szolubilis molekulái Fehérje C1-inhibitor (C1inh) H-faktor C4b-kötő fehérje (C4BP) I-faktor Anafilatoxin inaktivátor S-protein (vitronektin) SP-40 Properdin Jellemzői, biológiai funkciói Szerinproteáz-gátló (szerpin) A C1r2s2-t disszociáltatja a C1-ről A MASP-t disszociáltatja az MBL-ről (20 SCR) Alternatív út C3 konvertáz kialakulását gátolja Az I-faktor kofaktora az inaktiváláskor (32 SCR) Klasszikus út C3 konvertáz kialakulását gátolja Az I-faktor kofaktora az inaktiváláskor A C4b-t és a C3b-t hasítja, az MCP-t, CR1-et, H-faktort vagy C4BP-t használva kofaktorként Karboxipeptidáz N, a terminális arg-t hasítja le a C3a-, C4a- és C5a-peptidekről A C5b-7 komplexhez kötődve megakadályozza a MAC működését A MAC kialakulását befolyásolja Stabilizálja az alternatív út konvertázát

15 Komplementrendszer szabályozásának membránfehérjéi Fehérje Komplement Receptor 1 (CR1, CD35) Membrán kofaktor fehérje (MCP, CD46) Lebomlást gyorsító faktor (DAF, CD55) Homológ restrikciós faktor A reaktív lízis membrán gátlója (MIRL vagy protektin, CD59) Ligandumai, biológiai funkció C3b, C4b, ic3b -Gyorsítja a C3 konvertázok szétesését -Kofaktor a C3b és C4b I-faktor általi hasításakor -Elősegíti az immunkomplex eliminálását -B-sejt funkció szabályozó C3b, C4b -A C3 konvertázok kialakulását gátoja -Kofaktor a C3b és C4b I-faktor általi hasításakor C4b2b, C3bBb - Gyorsítja mindkét út C3-konvertázának szétesését -Megakadályozza az ártatlan (bystander)sejtek lízisét -Gátolja autológ sejteken a C8 és a C9 kötődését a MAC kialakulásakor -Megakadályozza az ártatlan (bystander)sejtek lízisét - A C9 C8-hoz kötődését gátolva megakadályozza a MAC kialakulását

16 Mikróbák védekező mechanizmusai Molekuláris mimikri Lambris et al. Nature Reviews in Microbiology :182

17 A plazmafehérjék mennyiségi megoszlása 10 leggyakoribb plazmafehérje leggyakoribb plazmafehérje A 10 leggyakoribb plazmafehérje alkotja a plazmafehérjék 90%-át A 22 leggyakoribb plazmafehérje alkotja a plazmafehérjék 99%-át

18 Komplement komponensek relatív eloszlása a plazmában C3 C1q C1r C1s C4 C3 C2 MBL MASP1 fd fb fp C5 C6 C7 C8 C9 C3 molekula koncentrációja a human szérumban 1,3 mg/ml

19 C3 molekula Molekulatömeg: 185 KDa lánc 110KDa lánc 75kDa A szekretált forma 1637 aminosavból áll

20 A C3 molekula érése A C3 molekulát termelő sejtek: hepatocyta, makrofág 22 aminosav szignál peptid szekrécióhoz H 2 N Arg-Arg-Arg-Arg COOH COOH ER NH 2 N-linked high-mannose carbohydrate NH 2 COOH COOH C3 szekretált forma NH 2 Golgi

21 2-makroglobulin család domén szerkezete Makroglobulin fehérjecsalád jellemzői: - Thioester motívum - Központi funkcionálisan fontos variábilis régió Gene insertion A C3 funkcionálisan fontos részei (thioester, anaphylatoxin, hasítóhelyek) a feltételezhetően beépült géneken helyezkednek el. A C4-ben van egy extra RRRR hasítóhely ezért 3db láncból áll ThioEsther-containing Protein (rovarokban és gyűrűsférgekben opszonin) Janssen et al. Nature 437 (2005)

22 C3 molekula szerkezete 13 domain alkotja Macroglobulin Domain Anaphylatoxin Domain Thioester-containing Domain Az MG6 domaint az és lánc közösen alkotja Janssen et al. Nature (44)

23 Thiolacton gyűrű

24 Thioészter kötés Gln991 Cys988 Free thiolate anion His1104 Acylimidasole intermediate 60μs a C3b féléletideje Csak kb 10%-a kötődik a C3b-nek a célponthoz, míg 90%-a folyadák fázisban inaktiválódik Aktiváló felszín: -OH csoport észterkötés (C4B, C3) -NH 2 csoporttal amidkötés (C4A) Law et al. Protein Science :

25 Thioestert védő mechanizmusok A thioester nagyon reaktív, védeni kell a víztől és kis nukleofil molekuláktól (pl. metilamin) Hidrofób/aromás zsebben helyezkedik el His1104-et az MG8-TED távol tartja thioestertől thioester Az 2M családban konzervatívan megvannak ezek az aminosavak, kivétel ez alol a C5 amiben hiányzik a thioester Janssen et al. Nature (44) C3d önmagában TED domain a C3-ban

26 A C3 molekula aktivációja során lezajló konformációs változások

27 C3 molekula limitált proteolízise Carboxi peptidase C3a C3 konvertáz C3 C3b 1. factor I + kofaktor C3a desarg ic3b 1 2. factor I + kofaktor C3f ic3b 2 3. factor I + kofaktor C3dg C3c C3g C3d Janssen et al. Nature (44)

28 A C3 molekula kovalens kötődése Janssen et al., Nature 2006 Nov 9

29 A C3-C3b átalakulás során a felszínre kerülnek a korábban rejtett kötőhelyek 95 Å elmozdulás Fekete színnel a C3b-n felszínre kerülő területek vannak jelölve 0 Å elmozdulás Janssen et al. Nature (44) Janssen et al. Molecular Immunology 44 (2007) 3-10

30 A CRIg a lánchoz kötődik A CRIg ellentétben az összes többi C3 fragmentum kötő fehérjével, nem az hanem a lánchoz kötődik

31 C3 fragmentumokat felismerő komplement receptorok Kupfer sejt C5aR-hez hasonlóan 7 transzmebrán G-protein kötött SCR Integrin (Opszonizált részecskék fagocitózisa) immunglobulin család (Vérben baktérium gyors kiszűrése) 15 SCR (koreceptor B-limfocita aktiválás)

32 A komplementrendszer szerepe sejtek lízise simaizom kontrakció mikróbák lízise MAC C3a, C5a vérerek permeabilitásának fokozása Mf vvs C3b ic3b immunkomplexek eltávolítása CR1 C3b CR3 ic3b C3b, C3d fagocitózis Komplement aktiváció sejtaktiváció C3a, C5a C3a C5a granulociták kemotaxisa B-limfociták hízósejtek és bazofilok

33 Sejtlízis

34 Anafilatoxinok szerepe Hatás: C4a<C3a<C5a -szeróza típusú hízósejteket és bazofil granulocitákat aktiválja (hisztamin, TNFα felszabadulás) -kemotaktikus hatás neutrofil granulocitákra -erek áteresztőképességének növelése -endothel sejteken adhéziós molekulák expresszióját indukálja -simaizom kontrakció

35 Opszonizáció, a fagocitózis fokozása A CR3 is fontos a fagocitózisban

36 Immunkomplex eltávolítása a keringésből 1) A nagyméretű immunkomplexeket a kötődő C3 fragmentumok szétfeszítik szolubilizálják 2) Immunkomplex eltávolítás (clearance) ic3b C3b CR1 C3b CR3 CR1 vvs FcR vörösvérsejt C3b Makrofág májban és lépben (Kupfer sejtek)

37 C3d mint molekuláris adjuváns

38 Apoptotikus sejtek komplement mediált fagocitózisa Az apoptotikus sejtekhez kötődnek: C1q, MBL, SAP, CRP Komplementrendszer aktiválódik Különböző fagocita sejtek felveszik az elhalt sejteket (CR1, CR3, CRIg, C1qR receptorok segítségével)

39 Különböző izotípusú ellenanyagok komplementaktiváló képessége Ember IgA1 IgA2 IgD IgE IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 IgM Handbook of Human Immunology (2008) Kuby Immunology forth edition (2000) Fundamental Immunology fifth edition (2003) ImmunoBiology- The immune system in health and disease / Alt Alt Egér IgA IgE IgG1 IgG2a,c IgG2b IgG3 IgM +?

40 Monoklonális ellenanyagok komplementaktiváló képessége Egér monoklonális ellenanyagok Humán monoklonális ellenanyagok Klasszikus út Alternatív út Seino et al. Clin Exp Immunol

41 Glikoziláció képes modulálni az ellenanyagok komplementaktiváló képességét Arnold et al. Immunology Letters 2006 Komplementet aktivál : mannóz, fukóz, N-acetil glükózamin Komplementet nem aktivál : galaktóz, sziálsav

42 Egér IgG (G0, G1, G2) RA, Crohn betegség, TBC Rademacher, PNAS 1984

43 Ellenanyagok komplementaktiváló képessége Izotípus eloszlás Glikoziláció Affinintás/Aviditás Komplement aktiváció Patogenicitás / protektivitás, neutralizácó, FcR kötődés

44 Ellenanyag és komplement fragmentumok kötődése szérumból C3 C3

45 AbC-array Antibody & Complement IgG C3 overlay

46 Human szérum immunprofil dsdna La(SSB)

Hasonló dokumentumok

Immunológia alapjai. 10. előadás. Komplement rendszer

Immunológia alapjai. 10. előadás. Komplement rendszer Immunológia alapjai 10. előadás Komplement rendszer A gyulladás molekuláris mediátorai: Miért fontos a komplement rendszer? A veleszületett (nem-specifikus) immunválasz része Azonnali válaszreakció A veleszületett