Adaptív/anticipatív immunrendszer. Egyedi, klonális receptorok. szignáljainak kontrollja alatt áll

Átírás

1 Adaptív/anticipatív immunrendszer Egyedi, klonális receptorok A természetes immunrendszer DANGER szignáljainak kontrollja alatt áll

2

3 EHRLICH oldallánc-elmélete

4 Alapfogalmak: antigén epitop haptén karrier

5 protein antigén lineáris B sejt epitop konformációs B sejt epitop

6 Haptén és carrier A haptén az immunglobulinnal kapcsolatba lépő determináns A hatékony carrier nagy méretű, önmagában is immunogén fehérje Jó, ha nagy evolúciós távolságban van az immunizálandó állattól (keyhole limpet hemocyanin)

7

8 Az immunglobulin-repertoár látszólag végtelen: bármely haptén ellen többszáz egyedi immunglobulin-típust termelhetünk. Nem képzelhető el hogy ezeket a molekulákat egyedi gének kódolják.

9 egy kulcskísérlet egerek immunizálása TNP (trinitrofenil), majd DNP (dinitrofenil) hapténnel ( keresztreagáló ellenanyagból kevesebb van, így könnyebb elkülöníteni őket) a keletkezett ellenanyagok elkülönítése izoelektromos fókuszálással, előhívás rádioaktív DNP-vel több mint 400 TNP-re és DNP-re egyaránt specifikus egyedi ellenyagklón volt kimutatható egy beltenyésztett egértörzsből

10 A vérből tisztított immunglobulin frakció különböző B sejt klónok termékének keveréke, ezért kémiailag nehezen vizsgálható. A B sejtes tumorok (myelomák) klonális eredetűek, egy részük képes immunglobulin-termelésre. Myelomás betegék véréből vagy vizeletéből, illetve tumorsejtkultúrából monoklonális immunglobulinok nyerhetők, amelyek már alkalmasak kémiai vizsgálatokra.

11 1972 homogén immunglobulin kappa lánc mrns tisztítása myelomából, a tisztaság ellenőrzése in vitro transzkripcióval tisztított, rádioaktívan jelölt kappa lánc mrns hibridizálása gélen elválasztott germline (csíravonal) és myeloma DNS BAMH1 fragmentekkel.

12

13 A próba a csíravonal (germline) DNS két nagy, a myeloma (érett B sejt) DNS egy kis fragmenjével hibridizált. Következtetés: az immunglobulin gének a B sejt-érés során átrendeződnek.

14 Az antitestek immunoglobulin doménekből állnak. Az antigénkötö részt a variábils domén, a többit konstans domének alkotják.

15 Az immunglobulinok enzimatikus emésztéssel antigénkötő (Fab) és kristályosítható (Fc) régióra bonthatók Az immunglobulinok két antigénfelismerő helyét flexibilis pánt (hinge) kapcsolja össze

16 Az antigénkötő hely térszerkezete ma már ismert

17 Az antigén-ellenyag kötésben nem kovalens kapcsolatok játszanak szerepet

18 Az immunglobulinok antigénkötő helye különösen variábilis

19

20 Zsákállat

21 Amphyoxusnak (lándzsahal) és a zsákállatnak nem átrendeződő, kitin-kötő domént tartalmazó immunoglobulinjai (VCBP) vannak.

22 VCBP A populációszintű diverzitást valószínűleg szelekció tartja fenn. Ig domének V domének Szomatikus átrendeződés Kapcsolási diverzitás Szomatikus hipermutáció Kiterjedt populációs polimorfizmus Regionális hipervariabilitás

23 A döntő esemény: 450 milló évvel ezelőtt egy mozgékony elem épült be egy immunglubulin ős-génbe. Később a rekombinációs szignál szekvenciák (RSS) és a két, genetikailag szorosan kapcsolt, de egymással nem homológ rekombináz (RAG1 és RAG2) elváltak egymástól. A RAG gének már a tüskésbőrűekben jelen vannak, de itt funkciójuk ismeretlen.

24

25 promoter rss rss Transformation with RAG-1 + RAG-2 genes promoter rss rss

26

27 A RAG rekombináz egy 7 és egy 9 bázispáros szignálszekvenciát ismer fel, ezeket 12 vagy 23 bázispáros spacer választja el. A génátrendeződés a szignálszekvencia irányától függően delécióval vagy inverzióval mehet végbe.

28 A RAG enzimrendszer csak B és T limfocitákban működik, nem transzpozázként, hanem rekombinázként. A RAG transzpozáz legközelebbi rokona a legyekban aktív HERMES traszpozon (szintén hairpin intermedierrel dolgozik).

29 Segment Number of segments Ligth chain Heavy chain H V D J 5 4 6

30

31

32 nehéz lánc D-J rekombináció az egyik kromoszómán nehézlánc V-DJ rekombináció nehézlánc transzkripció és transzláció allélikus kizárás (a másik kromoszómán nem történhet génátrendeződés) kappa könnyű lánc V-J rekombináció transzkripció és transzláció sikertelenség esetén lambda könnyű lánc V-J rekombináció transzkripció és transzláció A végeredmény nehéz láncból és kappa vagy lambda könnyű láncól álló IgM és IgD

33

34 Az immunglobulin sokféleség forrásai: VDJ rekombináció - kombinatorikus diverzitás kapcsolási diverzitás affinitásérés

35

36 Kapcsolási diverzitás: A rekombináció során a terminális dezoxirobonukleotid transzferáz (tdt) random nukleotidokat ad a láncvégekhez. A tdt az egyetlen templát nélkül dolgozó DNS-polimeráz! Termelődése szigorúan szabályzott. Működése 2/3 részben frameshift-et okoz, ilyenkor a génátrendeződés eredménytelen. A tdt enzim mellett egy ma még nem ismert nukleáz növeli a kapcsolás diverzitását, véletlenszerűenvisszaemésztve a láncvégeket.

37 Affinitásérés Az aktivált B sejtek érése során az antigénfelismerő régiókban az affinitást javító mutációk halmozódnak fel. Affinitásérés csak a B sejteknél fordul elő.

38 A hipermutáció molekuláris mechanizmusa: Az affinitásérés során a CDR régiókban az adenozin deamináz (ADA) enzim mutációkat hoz létre, ezeket error-prone repair javítja.

39 Ha ti így, mi is így a paraziták hasonlóan változatos módszerekkel variálják sejtfelszíni receptoraikat (az antitestek célpontjait)

40 A különböző immunglobulin izotípusok konstans régiói tandem elrendezésben követik a variábilis régiót.

41 Éretlen B sejtekben együtt termelődik IgM és IgD. Ezeket alternatív splicing hozza létre. Az IgD molekula funkciója (ha van ilyen) ma még nem ismert.

42 Alternatív splicing eredménye a menbránkötött IgM és a szolubilis IgM közti átkapcsolás

43 Az ellenanyagok osztály (izotípus) váltása génátrendeződés, deléció eredménye.

44

45 Természetes immunrendszer Alternatív komplementaktiváció Adaptív immunrendszer komplementaktiváció klasszikus út NK sejtek Makrofágok- Dendritikus sejtek ellenanyag B sejtek

46 Spontán aktiváció (sziálsav hiánya) Lektin út (mannóz jelenéte) Ellenanyag (adaptív immunválasz) Decay Activating Factor (DAF) gátlás C3 -> C3b Gyulladáskeltő peptidek (C3a) Fagocitózis (opszonizáció) Membránpórus (MAC) CD59 (MIRL) gátlás

47 Az MBL-hez nagyon hasonló szerkezetű C1 faktor új szerzemény - komplement-fixáló ellenanyagokhoz (pl. IgM) kötődik, így terjeszti ki a természets immunválasz specificitását új targetekre.

48 Természetes immunrendszer Alternatív komplementaktiváció NK sejtek Adaptív immunrendszer komplementaktiváció klasszikus út ADCC Makrofágok- Dendritikus sejtek ellenanyag B sejtek

49 Az ADCC aktivitás effektorai Fc receptorukkal a target sejthez kötődött IgG-t ismerik fel, majd szekretált enzimekkel, citotoxikus citokinekkel (a TNF család tagjai), perforinnal (NK sejtek esetében) pusztítják a targetet. effektor sejt FcR (CD16) IgG NK sejtek makrofágok neutrofil granulociták eozinofil granulociták targetsejt

50 Természetes immunrendszer Alternatív komplementaktiváció NK sejtek Makrofágok- Dendritikus sejtek Adaptív immunrendszer komplementaktiváció klasszikus út ADCC opszonizáció ellenanyag B sejtek

51 Opszonizáció makrofág receptor PRR a kapcsolat erőssége + PRR komplement-receptor ++ PRR Fc receptor ++ PRR Komplement-receptor Fc receptor ++++

52 Természetes immunrendszer Alternatív komplementaktiváció NK sejtek Makrofágok- Dendritikus sejtek Adaptív immunrendszer komplementaktiváció klasszikus út ADCC opszonizáció ANTIGÉNPREZENTÁCIÓ ellenanyag B sejtek

53 A különböző immunglobulin izotípusok konstans régiói tandem elrendezésben követik a variábilis régiót.

54 Éretlen B sejtekben együtt termelődik IgM és IgD. Ezeket alternatív splicing hozza létre. Az IgD molekula funkciója (ha van ilyen) ma még nem ismert.

55 Alternatív splicing eredménye a menbránkötött IgM és a szolubilis IgM közti átkapcsolás

56 A sejtfelszíni immunglobulin (BcR, B sejt receptor) komplex receptorként szignálfolyamatok kiindulópontja.

57 Az ellenanyagok osztály (izotípus) váltása génátrendeződés, deléció eredménye.

58 Az immunglobulinok konstans része (Fc rész) adapter a természetes immunrendszer felé. A nehézlánc határozza meg az alosztályt/izotípust. Az izotípust nagy betűvel, a megfelelő gént görög betűvel jelöljük. IgD/IgM, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4, IgA, IgE

59 Az ellenanyagok osztály (izotípus) váltása génátrendeződés, deléció eredménye.

60 Az FcgRIIb Fc receptor által detektált immunglobulin gátolja a további immunglobulin-termelést (negatív feedback).

61 Ellenanyag koncentráció másodlagos (szekunder) immunválasz IgG, IgA, IgE elsődleges (primer) immunválasz IgM 2 hét 4 hét

62

63 Valamennyi szekretált immunglobulin közös funkciója a neutralizálás, vagyis: toxinok semlegesítése kórokozók fertőzéshez szükséges receptorainak blokkolása A további effektor funkciók az immunglobulin izotípusától függenek.

64 Az IgM soha nem megy át affinitás-érésen. affinitását (aviditását) pentamer szerkezete növeli.

65 Az IgM képes a leghatékonyabban beindítani a klasszikus komplementaktivációt.

66 Az IgG izotípusok a legnagyobb mennyiségben jelenlevő immunglobulinok a vérben. Több alosztályuk és funkciójuk van.

67 Klasszikus komplementaktiváció: IgG3 > IgG1 > IgG2

68 Az immunglobulinok további funkcióit Fc receptorok mediálják

69 Fc receptorok (Fc RI, Fc RIIa) Opszonizálás IgG1 = IgG3

70 A megkötött IgG komplementet aktivál. A fagocitózisban Fc receptorok és komplementreceptorok együtt vesznek részt. Fc receptor IgG C1q komplementreceptorok C3b

71 Antitest-függő sejtes citotoxicitás (antibody-dependent cellular cytotoxicity, ADCC) NK sejt Fc receptor (Fc RIII) IgG1 = IgG3

72 Átjutás a placentán: IgG2 = IgG4

73 IgM IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 szérumkoncentráció (g/l) 1, ,5 klasszikus komplement alternatív komplement transzfer a placentán át + + opszonizáció + + ADCC + + kötődés hízósejtekhez

74 Az IgA a testfelszíneket védő ellenyag. Dimer. Megtalálható az anyatejben. Neutralizál és képes az alternatív komplement-út aktiválására.

75 Az IgA receptor-mediálta szekréciója a nyálkahártyákon

76

77 A hízósejtek granulumaikban vazoaktív anyagokat (szerotonin, hisztamin), kemotaktikus faktorokat tárolnak. A hízósejtek nagy affinitású IgE receptort hordoznak. IgE mediálta aktiválódás során a granulumok kiürülnek.

78 Az eozinofilek FcE receptorukkal felismerik és elpusztítják az IgE-vel bevont patogént (pl. Schistosoma).

79 IgM IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 IgA1 IgA2 IgE szérumkoncentráció (g/l) 1, ,5 3 0,5 0,00005 klasszikus komplement alternatív komplement + transzfer a placentán át + + opszonizáció + + ADCC + + kötődés hízósejtekhez +

80 Az immunoglobulinok véletlenszerűen létrejövő antigénfelismerő régiójuk miatt autoreaktivak is lehetnek. Az ilyen klónok eliminálódnak (klóndeléció).

81 csontvelő T sejtes help AKTIVÁCIÓ éretlen B sejt érett B sejt multivalens saját antigén oldható saját antigén multivalens saját antigén oldható saját antigén APOPTÓZIS ANERGIA APOPTÓZIS ANERGIA

82 Dendritikus sejt B T helper sejt A B sejtek aktiválódásához danger szignálok által aktivált dendritikus sejt által élesített helper T sejt szükséges.

83 A B sejt aktiváció a nyirokcsomóban, a ritka sejtek találkahelyén megy végbe Itt találanak egymásra a perifériáról antigénnel érkező dendritikus sejtek és a T helper sejtek Itt találkoznak a B sejtek a helper T sejtekkel Animáció...

84 Az adaptív immunrendszer a természetes immunrendszer kontrollja alatt áll!

85 Az affinitásérés helyszíne a csíracentrum (follikulus)

86 Az immunkomplex

87 Túlsúlyban az ellenyag (oldat) Ekvivalencia (precipitátum) Túlsúlyban az antigén (oldat)

88 Az immunkomplexek képződése természetes folyamat. Az immunkomplex komplementet aktivál, majd komplementreceptorral rendelkező sejtek eltávolítják a keringésből. komplement

89 A nyirokcsomóban a follikuláris dendritikus sejtek (nem rokonai a dendritikus sejteknek!) komplementreceptoraikkal kötik meg az immunkomplexet. FDC

90 A különböző affinitású B sejtek versengenek az immunkomplex formájában megkötött antigénért, miközben mutációkat halmoznak fel. B sejt BcR FDC

91 Egyes antigének T helper sejtek nélkül is képesek B sejteket aktiválni (tímuszfüggetlen antigének). Talán különösen nagy affinitásal képesek a B sejt receptort (és további aktiváló receptorokat) kereszt-kötni (?)

92 Egyes B sejtek (CD5+ B sejtek) széles specificitású, részben autoreaktív IgM ellenanyagokat termelnek. A természetes immunrendszer részei? Immunreguláló sejtek?

93 Niels Jerne

94 Az anti-idiotípus hálózat működése antigén anti-anti-idiotípus ellenyag az antigén belső képe anti-idiotípus ellenyag

95 Immunológiai homunculus: az anti-idiotípus hálózat által leképezett egyed

96