Masarykova univerzita

səhifə	1/6
tarix	25.06.2016
ölçüsü	1.12 Mb.

1 2 3 4 5 6

MASARYKOVA UNIVERZITA

Přírodovědecká fakulta

Ústav experimentální biologie

Oddělení genetiky a molekulární biologie

Vztah genetické diverzity MHC ryb čeledi Gobiidae a parazitismu

Brno 2008 Barbora Valnohová

PODĚKOVÁNÍ

Na tomto místě bych ráda poděkovala své školitelce Mgr. Martině Vyskočilové za pomoc, podporu a čas, který mi při zpracování zadaného tématu věnovala. Dále děkuji doc. RNDr. Andree Vetešníkové Šimkové, Ph.D. a Mgr. Markétě Ondračkové, Ph.D. za odborné konzultace. Tato práce byla vypracovaná na oddělení parazitologie, Ústav botaniky a zoologie, Přírodovědecká fakulta MU, Brno.

OBSAH:

1. ÚVOD 3

2. MHC SYSTÉM A JEHO VÝZNAM 5

2.1. Úloha MHC proteinů ve specifické imunitní odpovědi 5

2.1.1. MHC glykoproteiny první třídy 6

2.1.2. MHC glykoproteiny druhé třídy 6

2.2. Struktura MHC molekul 7

2.2.1. Struktura molekul MHC I 7

2.2.2. Struktura molekul MHC II 8

2.3. Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC a jeho rozpoznání T-lymfocyty 9

2.3.1. Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC I 9

2.3.2. Zpracování a prezentace antigenu pomocí molekul MHC II 10

2.3.3. Rozpoznání komplexu peptid/MHC T-lymfocyty 11

2.3.4. Snížená exprese MHC a následná aktivace NK lymfocytů 12

3. MHC U OBRATLOVCŮ 13

3.1. MHC u člověka 13

3.2. MHC u ostatních savců 14

3.3. MHC u ptáků 15

3.4. MHC u plazů a obojživelníků 16

3.5. MHC u ryb 16

4. POLYMORFIZMUS MHC GENŮ A JEHO VÝZNAM 17

4.1. Trans-species polymorfizmus 18

4.2. Mechanizmy udržování polymorfizmu MHC genů 18

4.2.1. Parazitem řízená selekce 19

4.2.2. Sexuální preference 20

4.3. Vztah diverzity MHC a parazitizmu 21

5. MODELOVÝ DRUH 22

6. ZÁVĚR 24

7. LITERATURA 25

1.ÚVOD

Rozpoznání cizorodých proteinů imunitním systémem hostitele je klíčovým krokem pro imunitní odpověď na infekci viry, bakteriemi a parazity. Děje se tak pomocí receptorů specializovaných buněk imunitního systému, které jsou schopny vázat cizorodý antigen

a spustit tak imunitní reakci, jež vede k likvidaci patogenu. Mnohé patogeny jsou však buňkou pohlceny nebo se “ukrývají“ uvnitř buňky a nemohou být tudíž buňkami imunitního systému rozpoznány. V tom případě jsou jejich antigenní peptidy vázány na MHC glykoproteiny, které je dopraví na buněčný povrch a tam je prezentují specializovaným buňkám, T-lymfocytům.

Aby mohly molekuly MHC vázat co nejvíce antigenů a byly tak schopné prezentovat co nejširší spektrum patogenních peptidů, musí být samy velmi variabilní a to především v místě pro vazbu antigenu. To, zda se podaří MHC molekule prezentovat daný antigenní peptid je totiž pro překonání infekce v organizmu životně důležité, a tak se během evoluce vyvinula řada mechanismů, jak variabilitu genů v populaci udržet. Studiem genů pro MHC lze na základě podobnosti sekvencí usuzovat možnou příbuznost druhů, nebo např. popsat vztah mezi mírou parazitizmu a variabilitou genů.

Cílem této bakalářské práce je podat stručný přehled poznatků o MHC glykoproteinech, genech pro MHC a polymorfizmu MHC genů v souvislosti s obranou proti patogenům. První část práce je věnovaná popisu struktury a funkce MHC molekul, je zde objasněn princip zpracování antigenu MHC molekulami a jejich význam ve specifické imunitní odpovědi. V další části je stručně charakterizovaná oblast geonomu pro MHC člověka a nechybí zde porovnání s některými dalšími druhy obratlovců. V následující kapitole je objasněn význam polymorfizmu genů a principy jeho udržení, důraz je kladen na vztah variability genů
a parazitizmu. Závěrečná kapitola jen velmi krátce popisuje zástupce čeledi Gobiidae (Neogobius kessleri a N. melanostomus), kteří byli vybráni jako vhodný modelový druh pro studium vztahu genetické diverzity MHC genů a parazitizmu u invazních druhů ryb.

2.MHC SYSTÉM A JEHO VÝZNAM

Hlavní histokompatibilní systém (MHC, Major Histocompatibility Complex), jenž byl poprvé popsán již ve třicátých letech dvacátého století (Goran), je znám u všech čelistnatých obratlovců a má klíčový význam při zahájení imunitní odpovědi. Geny pro MHC jsou vysoce polymorfní a kódují posttranslačně glykolizované proteiny, které jsou schopny rozpoznat

a vázat cizorodé peptidy a následně je prezentovat T-lymfocytům, čímž se podílejí na vzniku imunitní odpovědi na daný patogen (Klein, 1986).

2.1.Úloha MHC proteinů ve specifické imunitní odpovědi

Získaná (adaptivní, specifická) imunitní odpověď je založena na rozpoznání každé cizorodé struktury (antigenu) v organizmu vysoce specifickými molekulami (protilátkami

a antigenně specifickými receptory T-lymfocytů). Podílí se na něm jak mimobuněčné (humorální) mechanizmy založené na protilátkách vázajících antigeny mimo buňky, tak mechanizmy buněčné, na nichž se podílí převážně T-lymfocyty a jejichž úkolem je rozpoznat cizorodé antigeny vnitrobuněčných i pohlcených mimobuněčných patogenů uvnitř buňky. Receptory T-lymfocytů (TCR, T Cell Receptor) však nemohou vázat cizorodé proteiny uvnitř buňky, a tak jsou o přítomnosti patogenů v buňce informovány prostřednictvím MHC molekul (Hořejší a Bartůňková, 2005).

Hlavním úkolem MHC glykoproteinů je rozpoznat cizí nebo abnormální proteiny

a jejich části, prezentovat je T-lymfocytům a vyvolat tak imunitní odpověď (Klein, 1986). Princip je následující, cizí protein je vytvořen (např. po infikaci virem) uvnitř antigen-prezentující buňky (virové proteiny, abnormální proteiny tvořené nádorovými buňkami) nebo je buňkou fagocytován či endocytován (extracelulární infekční agens). Tyto cizí proteiny jsou pak štěpeny na menší části, peptidy, a ty se specificky vážou na jednotlivé MHC molekuly. Tento peptid/MHC komplex je pak transportován na buněčný povrch, kde je vystaven T-lymfocytům. Pokud se TCR T-lymfocytů navážou na prezentovaný peptid, dojde ke spuštění imunitní odpovědi (Germain a Margulies, 1993).

MHC glykoproteiny se dělí do dvou hlavních tříd (třída I a třída II), které se liší jak strukturou tak funkcí. Někteří autoři rovněž úvadějí existenci třídy III, jejíž geny kódují některé další molekuly imunitního systému (např. složky komplementu, TNF – tumor nekrotizující faktor), ale i molekuly s imunitním systémem nesouvisející (Klein a kol., 1983).

2.1.1.MHC glykoproteiny první třídy

MHC glykoproteiny první třídy (MHC I) jsou syntetizovány v endoplazmatickém retikulu – ER (Brodsky a kol., 1998) a vyskytují se u všech jaderných buněk kromě některých neuronů a spermií u většiny druhů čelistnatých obratlovců. V endoplazmatickém retikulu se na ně vážou peptidy, které vznikají v proteazomu rozštěpením cizorodých antigenních proteinů, jež byly nasyntetizovány v buňce. Molekula MHC I s navázaným peptidem je pak transportována na buněčnou membránu, kde je prezentována cytotoxickým CD8+ T-lymfocytům (Savage a kol., 1999). Pokud se cytotoxický T-lymfocyt dostatečně silně váže na vystavený antigen (to znamená, že daný antigen rozpoznal jako cizorodý), spustí sérii obranných mechanizmů, jež vedou k likvidaci infikované buňky (Germain a Margulies, 1993). Systém MHC I se tedy podílí na obraně proti vnitrobuněčným patogenům, jako jsou např. viry, které by jinak zůstaly ukryty uvnitř buňky. Uplatňuje se rovněž při rozpoznání nádorových buněk.

2.1.2.MHC glykoproteiny druhé třídy

MHC glykoproteiny druhé třídy (MHC II) se vyskytují u makrofágů, B-lymfocytů, monocytů a dendritických buněk, které se souhrně nazývají antigen-prezentující buňky (APB). MHC II jsou rovněž syntetizovány v ER (Brodsky a kol., 1998), zde však narozdíl od molekul MHC I k vazbě cizorodých peptidů nedochází. Molekula MHC II je transportována do endozomu/fagozomu, ve kterém se na ni naváže exogenní peptid, který do buňky vstoupil procesem fagocytózy či endocytózy a nemohl tak být zpracován v cytoplazmatických proteazomech. Komplex peptid/MHC II pak opět putuje na povrch buňky, kde je prezentován pomocným CD4+ T-lymfocytům (Krejsek a Kopecký, 2004). MHC II se tak podílí na obraně proti mimobuněčným patogenům jako jsou např. bakterie či jedno- a mnohobuněční paraziti, ale také proti organizmům uzpůsobeným nitrobuněčnému životu jako např. mykobakterie nebo protozoární parazité. Podrobnější princip vazby a prezentace antigenu bude popsán v následujících kapitolách.

1 2 3 4 5 6