Ana səhifə

Masarykova univerzita


Yüklə 145.28 Kb.
səhifə2/6
tarix25.06.2016
ölçüsü145.28 Kb.
1   2   3   4   5   6

2.2.Struktura MHC molekul

Molekula MHC se skládá ze tří odlišných jednotek (modulů): z jednotky vážící peptid nazvané PBM (Peptid Binding Modul), imunoglobulinové jednotky ILM (Immunoglobulin-Like Modul) a jednotky MAM (Membrane-Anchoring Modul) zakotvené v membráně (Klein a O´hUigin, 1993). Každá molekula MHC je tvořena doménami odvozenými od


α- a β- řetězců, přičemž u molekuly MHC II se všechny jednotky skládají jak z α- tak
β- řetězce, zatímco u molekuly MHC I jsou všechny jednotky tvořeny α- řetězcem, β- řetězec se podílí pouze na stavbě jednotky ILM. Molekula MHC je tedy heterodimerní a vyznačuje se specifickou trojrozměrnou strukturou. Molekuly MHC I a MHC II mají podobnou sekundární i terciární strukturu.

MHC systém je nejlépe prostudován u člověka, proto i následující popis stavby a funkce MHC glykoproteinů vychází ze stavby a funkce lidských molekul MHC.



2.2.1.Struktura molekul MHC I

MHC molekuly třídy I se skládají z jednoho těžkého transmembránového α-řetězce (45kD) a z jednoho lehkého řetězce, nazvaného β2-mikroglobulin (12kD), jenž je


s α-řetězcem nekovalentně vázán a významně přispívá k výsledné struktuře a stabilitě
MHC I molekuly (obr. 1). Těžký α-řetězec je složen ze tří extracelulárních domén: α1, α2
a α3, přičemž doména α1 se náchází na N-konci molekuly a doména α3 je umístěna nejblíže buněčnému povrchu. Dále obsahuje transmembránovou část, která prochází buněčnou membránou, a cytoplazmatický konec uvnitř buňky. β2-mikroglobulin obsahuje jednu imunoglobulinovou doménu, která je umístěna výhradně vně buněčné membrány a nemá transmembránovou ani vnitrobuněčnou část (Klein a O´hUigin, 1993).

Bjorkman a kol. (1987) detailně popsal uspořádání molekuly MHC I za pomoci strukturní krystalografií a prokázal, že domény α1 a α2 jsou skutečně na “vrcholku“ molekuly (nejdále od buněčné stěny) a tvoří místo pro navázání peptidu – PBR (Peptide Binding Region). PBR je ve skutečnosti dlouhá štěrbina, jejíž stěny jsou ohraničeny dvěmi


α-šroubovicemi a dno β-skládaným listem. Sem se váží cizorodé antigení peptidy
o maximální délce 8 – 12 aminokyselin, což je zapříčiněno uzavřením obou konců vazebného místa, ačkoliv byla pozorována i vazba peptidů delších (obr. 1A). Přestože je PBR specifický, může se na něj navázat více různých peptidů se stejným pořadím aminokyselin ve vazebném místě (Altuvia a Margalit, 2004).

Jednotka ILM je složena z globulárních imunoglobulinových domén a její sekundární struktura připomíná válec, který je tvořen ze dvou antiparalelních β-skládaných listů, přičemž jeden obsahuje tři a druhý čtyři β-řetězce. U molekuly MHC I je ILM součástí α řetězce a tvoří ji doména α3 a na ni nekovalentně navázaný β2-mikroglobulin. Jednotka MAM obsahuje spojovací peptid, transmembránovou část a cytoplazmatický zbytek a je rovněž součástí α řetězce (Klein a O´hUigin, 1993).



2.2.2.Struktura molekul MHC II

MHC molekuly třídy II neobsahují β2-mikroglobulin a jsou tvořeny dvěmi transmembránovými řetězci (α a β) podobné velikosti (34 a 30 kD). Oba řetězce jsou složeny ze dvou extracelulárních imunoglobulinových domén (α1 a α2, β1 a β2), obsahují transmembránovou část a cytoplazmatický konec (obr. 1B). Dvě od membrány nejvzdálenější domény na N-konci každého řetězce (α1 a β1) jsou základem pro peptid vázající místo PBR (Peptide Binding Region). Stavba PBR je podobná stavbě PBR


u molekuly MHC I, konce vazebného místa tu však nejsou uzavřeny a tak se sem mohou vázat peptidy o délce 12 – 25 aminokyselin (Rammensee, 1995). Rovněž struktura ILM a MAM je stejná jako u MHC I, je však tvořena oběma (α i β) řetězci (Klein a O´hUigin, 1993).



Obr. 1: Schématické znázornění struktury a uspořádání vazebných míst MHC I a II glykoproteidů (zde u člověka - označeno jako HLA I a II). Převzato z Krejsek a Kopecký (2004)

2.3.Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC a jeho rozpoznání T-lymfocyty

Peptidové ligandy vytvořené uvnitř buňky proteolitickým štěpením proteinů jsou navázány na volné molekuly MHC (Germain a Marguiles, 1993). K vazbě dochází u MHC třídy I a II v různých buněčných částech a je podpořena řadou chaperonů, které pomáhají zformovat molekulu MHC do vhodné “aktivní“ struktury (Koopman a kol., 1997). Volné molekuly MHC se obvykle na buněčný povrch nedostanou, protože jsou nestabilní a uvnitř buňky jsou rychle odbourány. Komplex peptid/MHC vystavený na buněčné membráně je stabilní několik hodin až dnů (Lanzavecchia a kol., 1992). Volné molekuly MHC II ve spojení s chaperony byly nalezeny u některých APB, např. u nezralých dendritických buněk (Santambrogio a kol., 1999).



2.3.1.Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC I

Pokud buňku napadene virus nebo je nádorově pozměněna, začne v cytoplazmě produkovat cizorodé nebo abnormální proteiny, které zůstávají uvnitř buňky a jsou tak pro specifické buněčné receptory imunitního systému nedostupné. Činností proteazomu, který se skládá z několika proteolytických enzymatických podjednotek, jsou v cytoplazmě tyto proteiny rozštěpeny na jednotlivé antigenní peptidy o velikosti 5 – 15 aminokyselin. Poněvadž jsou molekuly MHC syntetizovány v ER (Brodsky a kol., 1998) a mimo ER jsou bez přítomnosti antigenu nestabilní, musí být antigenní peptidy do ER z cytoplazmy dopraveny. Děje se tak pomocí dalších proteinů – chaperonů, nazvaných TAP-1 a TAP-2 (Transpoter associated with Antigen Processing), což jsou membránové transportéry, které získávají energii pro transport hydrolýzou ATP. V ER se peptid naváže do žlábku na PBR molekuly MHC I, předtím ale musí dojít ke spojení MHC I α-řetězce s β2-mikroglobulinem, k čemuž dochází jen v přítomnosti antigenu, a dojde tak ke stabilizaci celé molekuly


MHC I a následné vazbě peptidu. Stabilizovaný komplex peptid/MHC I je pak transportován do Golgiho aparátu a následně na buněčný povrch, kde je antigen prezentován
CD8+ T-lymfocytům (Klein, 1986; Wood, 2006). Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC I je schematicky znázorněno na obr. 2.


Obr. 2: Mechanizmus zpracování a prezentace endogenních cizorodých molekul - popsáno na HLA I. Endogenní cizorodé proteiny jsou syntetizovány na ribozomech a poté jsou po navázání ubikvitinu dopraveny do proteazomu, kde dojde k jejich štěpení na antigenní fragmenty. Antigenní fragmenty jsou pak pomocí TAP transportovány do ER, kde dojde k sestavení komplexu antigenní peptid/HLA I, na čemž se podílejí chaperony kalnexin a kalretikulin. Komplex antigen/HLA I je následně dopraven na povrch buňky, kde je prezentován CD8+ T-lymfocytům. Převzato z Krejsek a Kopecký (2004).

2.3.2.Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC II

Exogenní cizorodé částice, jako např. bakterie, vnitrobuněční parazité či menší bílkovinné antigeny, vstupují do buňky fagocytózou či endocytózou, kde splynou s lyzozomem za vzniku fagozomu či endozomu. Tímto dojde uvnitř endozomu ke snížení pH, čímž je aktivována řada proteolytických enzymů a cizorodý protein je následně štěpen na menší fragmenty – peptidy (Klein, 1986; Wood, 2006).

Molekuly MHC II jsou stejně jako MHC I syntetizovány v ER (Brodsky a kol., 1998). Zde je na α- a β-řetězec MHC II napojen ještě třetí protein, takzvaný invariantní řetězec (Ii). Ii je vázán ve žlábku na PBR a brání tak vlastním peptidům syntetizovaným v ER, aby se na MHC II navázaly místo cizího antigenu. Ii rovněž napomáhá vstupu MHC II přes Golgiho aparát do CPL (Compartment for Peptide Loading) (Peters a kol., 1991). CPL se poté spojí s endosomem obsahujícím cizorodé antigeny o velikosti 5 – 25 aminokyselin. Dojde zde k částečnému odštěpení Ii, na PBR MHC II zůstane napojený jen malý fragment Ii nazvaný CLIP (Class II Associated Ii Peptide) (Chicz a kol., 1993), který je pomocí HLA-DM molekuly odštěpen a na jeho místo se naváže cizorodý antigenní peptid. Následně je komplex MHC II/petid transportován na buněčný povrch. Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC II je schematicky znázorněno na na obr. 3


Obr. 3. Mechanizmus zpracování a prezentace exogenních cizorodých molekul - popsáno na HLA II. Cizorodé exogenní antigeny jsou proteolyticky rozkládány v endozomu. Molekuly HLA II jsou syntetizovány v ER, kde je na ně navázán invariantni řetězec (Ii), čímž se zabrání nežádoucí vazbě vlastních peptidů na molekuly HLA II. Komplex Ii/HLA II je pak transportován do endozomu, kde je Ii postupně štěpen a po asociaci s molekulou HLA-DM je odstraněn jeho poslední zbytek CLIP. Do volného vazebného místa molekuly HLA II se naváže antigenní peptid a komplex antigen/HLAII je pak dopraven na povrch buňky, kde je prezentován CD4+ T-lymfocytům. Převzato z Krejsek a Kopecký (2004).

2.3.3.Rozpoznání komplexu peptid/MHC T-lymfocyty

Jak již bylo uvedeno výše, hlavním úkolem MHC proteinů je prezentovat antigen T-lymfocytům. Komplex antigenní peptid/MHC je vystaven na povrchu buňky a je tudíž pro receptory T-lymfocytů (TCR) dobře přístupný (Klein, 1986). TCR se svým vazebným místem váže právě na tento peptid/MHC komplex – některé jeho oblasti se spojí s antigenním peptidem, jiné s částí α-helixu MHC molekul. Vazba TCR na peptid/MHC komplex je specifická jak pro antigen tak pro molekulu MHC. Vazebné místo TCR je tvořeno variabilní oblastí α- a β- řetězce a CD4+ i CD8+ T-lymfocyty mají pro TCR shodné geny, jež jsou podobně jak u MHC velmi různorodé. Každý T-lymfocyt (klon) má tedy ve variabilní oblasti na α- a β-řetězci různé aminokyseliny, tímpádem i různý tvar vazebného místa a může tedy vázat jen určitý peptid/MHC komplex (Davis a Bjorkman, 1988).

Bylo prokázáno, že určitý klon T-lymfocytů dokáže rozpoznat více antigenních peptidů s odlišnou primární strukturou (Hodkin, 1998). Vazba vznikne jedině tehdy, pokud TCR pevně zapadne jak k antigenu tak k molekule MHC. Jednotlivý T-lymfocyt rozpozná určitý antigen jen ve vazbě se specifickým typem molekuly MHC. Tak například CD8+ T-lymfocyt rozpozná antigenní peptid ve vazbě s molekulou HLA-A, je-li však tento antigen navázán na molekulu HLA-B, zůstane tímto T-lymfocytem nerozpoznán (jednotlivé typy MHC molekul – viz. dále) (Wood, 2006).

Na molekuly MHC se vážou všechny peptidy, které mají odpovídající strukturu


a zapadnou do vazebného místa, ať již pochází z cizorodých proteinů bakterií či virů nebo z vlastních buněčných proteinů. V neinfikovaných buňkách se nachází na PBR u MHC pouze peptidy vlastních proteinů. Tak by mohla vzniknout situace, kdy by se T-lymfocyty navázaly na tento vystavený peptid/MHC II komplex a byly by tak aktivovány vlastními antigeny. Proto jsou T-lymfocyty, které reagují s vlastními peptidy, odstraněny negativní selekcí během dozrávání v brzlíku. T-lymfocyty jsou tedy aktivovány pouze cizorodými antigeny (Matzinger, 1994). Selhání tohoto mechanizmu může být příčinou řady autoimunitních onemocnění.

2.3.4.Snížená exprese MHC a následná aktivace NK lymfocytů

Protože T-lymfocyty jsou o cizorodých antigenech uvnitř buňky informovány pouze prostřednictvím MHC molekul, vyvinul se u řady patogenních organismů mechanizmus, jak snížit nebo pozměnit jejich expresi na povrchu buňky, kterou infikovaly. Například některé druhy virů regulují expresi MHC tím, že urychlí zánik nově nasyntetizované MHC molekuly v ER a infikovaná buňka pak nemůže na svém povrchu vystavit dostatečný počet MHC molekul s navázaným antigenem a není tudíž rozpoznána jako infikovaná. Na takové buňky se ale mohou navázat speciální CD3 T-lymfocyty, nazývané NK buňky (Naturall Killers), které nemají TCR a jejichž úkolem je rozpoznat a zlikvidovat buňky s nulovou nebo sníženou expresí MHC molekul. Naopak přítomnost molekul MHC I na buněčném povrchu jejich aktivitu tlumí. NK buňky mají tedy klíčový význam při rozpoznání a likvidaci infikovaných buněk s omezenou expresí MHC molekul (Wood, 2006).




1   2   3   4   5   6


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©atelim.com 2016
rəhbərliyinə müraciət