Masarykova univerzita

3.MHC U OBRATLOVCŮ

Hlavní histokompatibilní systém je oblast genomu s velkou hustotou polymorfních genů, z nichž mnohé ovlivňují imunitní odpoveď organizmu, zvláště pak prezentaci antigenu a jsou tak pro správnou funkci imunitního systému nezbytné. Do tohoto komplexu jsou zahrnuty geny, které kódují molekuly MHC I a MHC II, dále geny třídy III a tzv. non-MHC geny, které s MHC komplexem přímo nesouvisí a byly do něj zahrnuty z evolučního hlediska. Oblast pro MHC geny byla nalezena u všech čelistnantých obratlovců a přestože byla zjištěna mezi MHC geny jistá vazba, jednotlivá organizace genů se u různých druhů liší. To nasvědčuje tomu, že došlo k rychlé evoluci MHC genů během vývoje jednotlivých druhů ze společného předka (Kelley a kol., 2005).

Podle nejčastěji propagovaného schématu evoluce MHC se uvádí, že geny pro MHC I
a MHC II se vyvíjely nezávisle na sobě. Obě třídy genů měly svou vlastní rychlost divergence, duplikace a odlišné schéma rekombinace (Vogel a kol., 1999).

3.1.MHC u člověka

Lidský MHC, označen jako HLA (Human Leukocyte Antigen), patří mezi nejlépe popsaný MHC systém. Je kódován přibližně čtyřmi megabázemi na krátkém raménku šestého chromozomu a zahrnuje více jak 260 genů, z nichž zhruba 40% kóduje molekuly HLA nebo další molekuly přímo související s imunitním systémem (MHC sequencing consortium, 1999). Hustota genů v této oblasti je velmi vysoká (Xie a kol., 2003) a jsou těsně vázány na jednom chromozomu. Vyjímku tvoří β2-mikroglobulin u molekul HLA I, který je kódován geny na patnáctém chromozomu (MHC sequencing consortium, 1999).

Geny HLA jsou rozděleny, stejně jako molekuly HLA, do tří hlavních oblastí – tříd I, II a III a jsou extrémně polymorfní, nejvíce z celého lidského genomu (Trowsdale and Parham, 2004). Dnes známe již několik stovek variant genů pro I a II třídu HLA (Bodmer a kol., 1997).

V lokusu I. třídy se vyskytují polymorfní klasické HLA I geny (HLA IA), mezi nejdůležitější řadíme geny HLA-A, -B, -C, které kódují odpovídající protein pro transmembránový α-řetězec molekuly HLA. Pro každý gen pak bylo posáno mnoho různých alelických variant. Gen pro β2-mikroglobulin není polymorfní a je u všech molekul HLA I stejný. Neklasické HLA I geny (HLA IB) jsou označovány jako HLA-E, -F a -G a jejich produkty ovlivňují cytotoxickou aktivitu NK buněk. V lokusu MHC I. třídy se rovněž nachází geny, které s imunitním systémem přímo nesouvisí (MHC sequencing consortium, 1999).

Lokus II. třídy je složen z několika podoblastí kódujících povrchové buněčné antigeny a obsahuje tři páry genů nazvané HLA-DR, HLA-DQ a HLA-DP. Geny HLA-DP
a HLA-DQ obsahují gen pro α-řetězec (DPA a DQA) a gen pro β-řetězec (DPB a DQB). U genů HLA-DR je rovněž přítomen gen pro α-řetězec (DRA), ale dva geny pro β-řetězec (DRB). Ve všech případech se geny vyskytují v mnoha různých alelických variantách.
Třída II obsahuje také polymorfní geny pro komponenty proteazomu LMP-2 a LMP-7 a pro membránové transportéry TAP-1 a TAP-2, které nejsou povrchovými molekulami, ale účastní se procesu zpracování antigenů v peptidy pro prezentaci (Krejsek a Kopecký, 2004; Wood, 2006).

Třída III je oblast s největší hustotou genů a je lokalizovaná mezi oblastmi třídy I a II (Xie a kol., 2003). Geny III. třídy nejsou HLA geny, ale zahrnují geny, které ovlivňují procesy jak ve vrozené, tak v získané imunitní odpovědi (MHC sequencing consortium, 1999). Tyto geny kódují např. některé molekuly komplementu (C2 a C4), stresové proteiny HSP či cytokin nekrotizující nádory (TNF – Tumor Necrosis Factor). Část genů třídy III však zjevně nesouvisí s determinací histokompatibility nebo s imunitními reakcemi (Klein a Sato, 1998).

3.2.MHC u ostatních savců

Struktura MHC genů u primátů je podobná struktuře MHC genů u lidí (Lienert

Z dalších druhů savců je MHC systém nejlépe prostudován u významného modelového organismu myši domácí (Mus musculus), kde nese označení H-2 komplex. H-2 komplex je lokalizován na 17 chromozomu a jeho organizace je rovněž podobná lidskému MHC, obsahuje však navíc přídavný lokus klasických MHC I genů (Walter a kol., 2002).

Dále byl MHC systém popsán u krys (Ratus norvegicus), kde byl nazván RT1 komplexem. Na rozdíl od člověka zde bylo identifikováno dvakrát více genových seskupení v třídě I. (Hurt a kol., 2004). Mezi další druhy, u nichž je MHC systém prostudován, patří např. prasata (zde označeno SLA – Swine Leukocyte Antigen) (Chardon a kol., 2000), psi (DLA – Dog Leukocyte Antigen) (Wagner, 2003), skot (BLA – Bovine Leukocyte Antigens) (Ellis a Ballingall, 1999) a kočky, u kterých chybí lokusy DQ a naopak mají více lokusů DR v porovnání s člověkem (Yuhki a kol., 2003).

3.3.MHC u ptáků

U ptáků je MHC systém nejlépe prostudován a geny MHC kompletně osekvencovány u kura domácího (Gallus gallus) (Kaufman a kol., 1999a). MHC komplex obsahuje 19 genů na šestnáctém mikrochromozomu a je to velmi kompaktní úsek genomu (Guillemot a kol., 1988, Kaufman a kol., 1999a). MHC systém kura domácího je mnohem menší než u člověka, což vedlo k vytvoření teorie minimálního MHC komplexu nezbytného pro správnou funkci imunitního systému (Kaufman a kol.,1995).

U MHC kura domácího se lokus pro třídu III nachází mimo oblast pro MHC třídy I i II, na rozdíl od MHC savců, kde je lokus třídy III umístěn mezi lokusem třídy I a II (Kaufman a kol., 1999a). Geny pro TAP-1 a TAP-2 jsou součástí lokusu třídy I, nikoli třídy II, jak je tomu u savců (Kaufman a kol., 1999b). Geny pro komponenty proteazomu LMP-2 a LMP-7 u kura chybí a pravděpodobně byly z genomu odstraněny delecí (Kandil a kol., 1996). U kura se dále vyskytují na stejném mikrochromozomu další oblasti MHC genů, jako např. skupina MHC IIA genů (Kaufman a kol.,1995) nebo oblast Rfp-Y, která obsahuje geny třídy I a II. Oblast Rfp-Y však není považována za skutečnou součást MHC, protože produkty jejích genů mají pravděpodobně odlišnou funkci (Kaufman a kol., 1999b).

MHC bylo studováno i u jiných skupin ptáků a ukázalo se, že u druhů z jiných taxonů neplatí teorie minimálního MHC (Freeman-Gallant a kol., 2002).