fő hisztokompatibilitási komplexum | |
---|---|
Katalógusok | |
Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon |
A fő hisztokompatibilitási komplex (MHC, vagy MHC, eng. MHC, major histocompatibility complex ) a genom egy nagy régiója vagy egy nagy géncsalád , amely gerincesekben található, és fontos szerepet játszik az immunrendszerben és az immunitás kialakulásában . A "hisztokompatibilitási komplexum" elnevezést ez a terület azért kapta, mert az idegen szövetek kilökődésének vizsgálata során fedezték fel. Az MHC géntermékek tulajdonságainak és funkcióinak tanulmányozása kimutatta, hogy a transzplantátumok szervezet általi kilökődése , ha az MHC nem egyezik, olyan kísérleti műtermék, amely elfedi az MHC valódi funkcióját – az antigén bemutatását a limfociták számára a saját megváltozott sejtjük felismerése és eltávolítása érdekében. sejteket.
Evolúciós szempontból az MHC 450 millió évvel ezelőtt keletkezett, az állkapcsos halak ( lat. Gnathostomata ) megjelenésével együtt. Ha az állkapocs nélküli állatokban a szerzett immunitás változó limfocita receptorokon ( VLR ), T-szerű és B-szerű receptorokon alapul, akkor az állkapocs nélküli állatokban immunglobulinok ( Ig ), T-sejt-receptorok ( TCR ) és MHC jelentek meg [1] .
Az MHC első leírása a 20. század közepén készült. Különösen George Snell fedezte fel az egerek 17. kromoszómáján a szövetek és szervek kompatibilitását a transzplantáció során meghatározó fehérjéket kódoló gének nagy csoportját, amely lehetővé tette az átültetett bőr kilökődésének magyarázatát, ha a donor és a recipiens különböző variánsokkal rendelkezik ( allélek) az MHC. Hamarosan ugyanezeket a géneket találta meg az emberekben Jean Dosset , aki hamarosan leírta az első humán leukocita antigént, egy fehérjemolekulát, amelyet ma HLA-A2-nek hívunk [2] . Később Baruch Benacerraf tengerimalacokon kimutatta, hogy az MHC-gének nemcsak a szervezet egyéniségét határozzák meg, hanem az immunválaszt is modulálják. Ezekért a tanulmányokért a három tudós 1980-ban orvosi és élettani Nobel-díjat kapott " az immunválaszt meghatározó, genetikailag meghatározott struktúrák felfedezéséért a sejtek felszínén ".
1974-ben Rolf Zinkernagel és Docherty, Peter bebizonyította, hogy a citolitikus T-limfocita felismeri a vírus és egy MHC I. osztályú gazdamolekula kombinációját, ugyanaz a limfocita nem ismeri fel az ugyanazzal a vírussal fertőzött sejtet, ha az eltérő MHC-vel rendelkezik. I polimorf allél [3] . Ezért a munkáért a Nobel-bizottság 1996-ban fiziológiai és orvosi Nobel-díjat adományozott Zinkernagelnek és Dochertynak. Tíz évvel Zinkernagel és Docherty publikációja után világossá vált, hogy a T-sejteknek nincs szükségük a teljes vírusra, még a teljes vírusfehérjére sem, az antigén egy kis peptid, amelyet a vírusfehérje proteázos hasításával nyernek [4] . Két évvel később pedig Don Wylie Pamela Björkman posztdoktori meghatározta a HLA-A2 molekula első háromdimenziós szerkezetét [5] .
A fő hisztokompatibilitási komplexum az egyik legnagyobb génlokalizációs sűrűséggel rendelkező régió. Emberben 18 000 bázispáronként 1 gén található [6] . De még sűrűbbek a madarak MHC-gének. Csirkében az intronok átlagos mérete az MHC lókuszban 200 bázis, és a gének közötti távolság, beleértve a promótereket is, akár 30 bázis is lehet, ami azt eredményezi, hogy a csirke génjének átlagos mérete háromszor kisebb, mint a hasonló gének mérete emlősökben [7] .
Emberben az MHC-régiót történelmileg Humán Leucocyte Antigénnek ( HLA , Human Leucocyte Antigen) nevezték, mivel a különböző emberek fehérvérsejtjei közötti különbségek tanulmányozása során fedezték fel, sertéseknél SLA-nak (Swine Leucocyte Antigen) hívják. kutyáknál DLA, teheneknél BoLA-ban, egereknél H-2, patkányoknál RT1, csirkéknél B stb. Különböző szervezetekben különböző kromoszómákon vannak, különböző hosszúságúak és különböző számú gént tartalmaznak, de az általános szerkezet mindenkinek hasonló. A legtöbbet vizsgált MHC régió, a humán HLA a 6. kromoszóma rövid karján található a MOG és a COL11A2 genetikai markerek között, és körülbelül 4 millió bázispár (6p21.1-21.3). A HLA több mint 200 gént tartalmaz, amelyek közül sok rendkívül polimorf. E gének nem mindegyike kapcsolódik az immunitáshoz; emberben a HLA gének mindössze 40%-a kódol az immunválaszban részt vevő fehérjéket [6] . Ezzel szemben az immunrendszernek sok olyan fehérje van, amelyek génjei más kromoszómákon találhatók, például a T-sejt receptor gének a 14. kromoszómán, az interferon gének a 9. és 12. kromoszómán stb.
A HLA-nak három alrégiója van; ha a telomertől számolunk, akkor először jön az I. osztálynak nevezett terület, majd a III. és a II. Más szervezetekben az osztályok sorrendje eltérő lehet. A halakban a II. osztály általában egy másik kromoszómán található. [nyolc]
Két génkészlet, az I. és II. osztály, amelyek az úgynevezett MHC I. és MHC II. osztályú molekulákat kódolják, központi szereplői a sejtes immunitásnak. Az MHC-I és MHC-II molekulák fő funkciója a fehérjemolekulák intracelluláris hasításával nyert peptid fragmentumok megkötése és ezeknek a peptideknek a sejtfelszínen történő bemutatása a T- és NK-sejt receptorok általi felismerés céljából. Ezek nagyrészt saját fehérjék peptidjei, de ha kórokozó került a szervezetbe, akkor idegen fehérjékből származó peptidek is jelen lesznek a sejtek felszínén. Annak ellenére, hogy a sejtfelszínen nagyon kicsi az idegen peptidek aránya (egy molekula több tíz- és százezer saját peptidhez), az ilyen fertőzött sejteket a T-limfociták gyorsan felismerik és az immunrendszer elpusztítják. A saját fehérjék sejtfelszínen való megjelenése rendkívül fontos, az immunrendszer folyamatosan figyeli és pusztítja nemcsak a fertőzött, hanem a sérült vagy megváltozott sejteket is [9] [10] .
Az MHC fehérjék két tulajdonsága nagyon fontos az adaptív immunitásban. Először is, poligenitás: minden szervezetnek több MHC génje van. Így például minden embernek három génje van az MHC-I komplexből: HLA-A , HLA-B és HLA-C . Másodszor, polimorfizmus - a populációban minden génnek sok változata van, így a HLA-A esetében 2020-ra 5907 allél ismert, amelyek 3702 különböző fehérjemolekulát kódolnak. Az IMGT adatbázisban ( www.imgt.org) megtekintheti a HLA molekulák összes leírt változatát .
A klasszikus MHC-I, HLA-A, HLA-B és HLA-C molekulák mellett az I. osztályú régióban találhatók az úgynevezett nem klasszikus HLA komplexek génjei: MICA , MICB , HLA-E , HLA-F és HLA-G , amelyek kisebb polimorfizmusban és alacsonyabb expressziós szintben különböznek a klasszikusoktól. A MICA (MHC I. osztályú polipeptiddel kapcsolatos szekvencia A) egy membránhoz kötött glikoproteint kódol, amelynek expresszióját stressz okozza – hőmérséklet, vírusos vagy bakteriális fertőzés, onkogén transzformáció stb. [11] A MICA a legpolimorfabb a nem klasszikus HLA-k közül, több mint 150 opció ( IMGT ). A MICA a CD94/NKG2D receptor liganduma , amely NK-sejteken és egyes T-limfocitákon expresszálódik. Amikor MICA-hoz kötődik, a CD94/NKG2D aktiválja ezen sejtek citolitikus aktivitását. Így a MICA egy jelzés az immunrendszer számára a fertőzésre adott korai reakcióra vagy a módosított rákos sejtek spontán megjelenésére. A HLA-E általában megköti a klasszikus HLA-A, B és C szignálpeptidjeit, és ligandumként szolgál a CD94/NKG2A vagy CD94/NKG2B NK sejt receptorokhoz, gátolva azok citotoxikus aktivitását [12] . A HLA-G csak a placenta csírasejtjein expresszálódik, és fontos szerepet játszik a terhesség alatti immuntolerancia kialakulásában [13] .
Az MHC-I komplexekkel ellentétben az MHC-II fehérjék kizárólag az úgynevezett professzionális antigénprezentáló sejtekben (APC) expresszálódnak. Ide tartoznak a dendritikus sejtek, a B-sejtek és a makrofágok. Az MHC-II heterodimerek, mindkét lánc génje az MHC lókuszhoz tartozik. A hat humán MHC-II gén neve HLA-DRA (B), HLA-DQA (B) és HLA-DPA (B).
Az MHC-I és MHC-II mellett ugyanaz a lókusz más, az antigénprezentációban részt vevő fehérjék génjeit is tartalmazza. A proteaszóma katalitikus β-alegységének két génje, a PSMB8 és a PSMB9 csak akkor kezd kifejeződni, ha a sejt jelet kapott a gamma-interferon jelenlétéről a környezetben. A katalitikus alegységek cseréje a proteaszómát megváltozott proteolitikus specifitású immunproteoszómává alakítja. Az immunproteaszóma C-terminálisán hidrofób vagy bázikus aminosavat tartalmazó peptideket szabadít fel, amelyek nagyobb affinitást mutatnak az MHC-I iránt [14] .
A PSMB8 és PSMB9 mellett találhatóak a TAP1 és TAP2 gének, amelyek a peptid transzporter két alegységét kódolják az endoplazmatikus o membránján keresztül. A TAP1 és a TAP2 nemcsak a peptideket szállítja az ER-be, hanem segíti őket az MHC-I-hez való kötődésében is. Ebben segít nekik a tapazin, amelynek TAPBP génje szintén a HLA genomiális lókusz II. osztályú régiójában található.
Az MHC-II komplex peptidek inkább lizoszómális, mint proteaszómális hasításból származnak. A HLA-DM gén a DM fehérjét kódolja, amely katalizálja a peptidek MHC-II-hez való kötődését. A közelben található a HLA-DO, a HLA-DM negatív szabályozó gén.
A HLA lókusz a tumornekrózis faktor család három citokinjéhez, a TNF- hez, a komplementrendszer fehérjéihez (C2, C4a, C4b, CFB) és sok más olyan génhez is tartozik, amelyek termékei nem kapcsolódnak közvetlenül az immunrendszerhez, pl. A CYP21P a P450 citokrómok egyike, a POU5F1 és a TCF19 a transzkripciós faktorok, az AGER számos sejtfolyamat szabályozója, a Hsp70 stb.
A humán MHC leírását teljes szekvenálással és génannotációval 1999-ben publikálták a Nature folyóiratban az Egyesült Királyság , az Egyesült Államok és Japán szekvenáló központjaiban [6] . A bemutatott szekvenciát virtuális MHC-nek hívták, mivel az emberi genom különböző haplotípusú darabjaiból álló mozaik volt.
A Nature folyóirat ugyanabban a számában ismertette a csirke MHC-t, amely 20-szor rövidebb, mint az emberi, és mindössze 19 gént tartalmaz [7] . A csirkék B-lókuszában megtalálható az MHC minden tulajdonsága: ott találhatók a klasszikus MHC-I és MHC-II molekulák génjei, meghatározzák a szövetspecifitást és az immunválaszt. A csirke MHC lókusz sokkal tömörebb, mint az emberi, központi régiója a II. osztályú géntől a molekulák I. osztályú génjéig mindössze 44 000 bázisból áll, bár 11 gént tartalmaz. A gének sorrendje eltérő, az I. és II. osztályú régiókat nem választja el egy hosszú III. osztályú régió. A csirke B lókusz szinte minden génjének van emlős ortológja, de sok emlős MHC-régióban található gén hiányzik a csirkékből. A csirkék B régiójában csak két gén található az MHC-I és MHC-II molekulák számára, a DN és a DOB hiányzik, a katalitikus proteaszóma alegységek génjei nincsenek , a nem polimorf MHC-II alegység génje, osztály IIa , a B-lókuszon kívül található. De vannak lektin és NK receptor gének, amelyek emlősökben egy másik kromoszómán helyezkednek el.
A fürj MHC lókuszának szekvenálása [8] hasonló, de összetettebb szerveződést mutatott több duplikáció miatt . Így a fürjekben hét MHC I. osztályú gén, hét MHC II. osztályú b-lánc gén és 8 BG-szerű gén található.
Számos hal MHC lókuszát szekvenálták [8] . Mindegyikben a II. és az I. osztályú régiók nem kapcsolódnak egymáshoz, és különböző kromoszómákon helyezkednek el. A madarakkal ellentétben a halaknak az emlősökhöz hasonlóan proteaszóma katalitikus alegység génjei vannak az MHC régióban, de ezek a TAP transzporter, a TAPBP génjeivel együtt az I. osztályú régióban helyezkednek el. A klasszikus MHC gének száma halról halra változik, például a fugu kilenc gént tartalmaz az MHC I. osztályú molekulákhoz, míg a zebradán csak három gént tartalmaz.
Az IMGT (International Immunogenetics Information System) adatbázis 77 különböző faj MHC lókuszának nukleotid szekvenciájáról tartalmaz információkat (2019-12-19).
Az MHC-I fehérjemolekula egy heterodimer, amely egy invariáns kis alegységből, β2-mikroglobulinból és egy nehéz polimorf α-alegységből áll, amelyet az MHC lókusz egyik I. osztályú génje kódol (emberben HLA-A, HLA-B ill. HLA-C) . Az MHC-I α-lánca 365 aminosavat tartalmaz. 284 N-terminális aminosav alkotja a molekula extracelluláris részét, az őket követő transzmembrán hélix a sejtfelszínen tartja az MHC-I-t, a citoszolban található utolsó 32 aminosav pedig felelős az MHC-I intracelluláris transzportjáért az endoplazmatikusból. retikulum a felszínre [15] . A krisztallográfiás elemzés kimutatta, hogy az MHC-I α-lánc extracelluláris régiója három α1, α2 és α3 doménre oszlik, amelyek mindegyike 90 aminosavból áll. Az α1 és α2 domének alkotják az MHC-I antigénkötő részét [5] . Az MHC-I antigénjei 8-10 aminosav hosszúságú peptidek. Az α3 domén a szomszédos β2-mikroglobulinhoz hasonló immunglobulinredővel rendelkezik, ez a két immunglobulin domén választja el a peptidkötő régiót a sejtmembrántól. Az α1 és α2 doméneknek ugyanaz a harmadlagos szerkezete, négy antiparallel β-szálból és egy hosszú α-hélixből áll a tetején. Az egész α1 - α2 konstrukció egy pontra hasonlít, melynek alját nyolc β-szál, oldalait α-hélix alkotja. Ebben a pontban egy peptidet helyeznek el, amely egy 8-10 fős evezős csapatra emlékeztet. A peptid kiterjedt konformációval rendelkezik, így az evezős csapattal ellentétben a szomszédos aminosavak oldalláncai különböző irányokba kerülnek. Némelyikük lefelé irányul, és az MHC-I peptidkötő mélyedés aljának zsebeibe kötődik. A különböző MHC-I-k különböző zsebekkel rendelkeznek, amelyek meghatározzák az egyes allélok peptidspecifitását [16] . Például a HLA-A2 kis hidrofób zsebekkel rendelkezik a 2. és 9. aminosav számára, és egy pozitív töltésű zsebekkel rendelkezik a 4. aminosav számára, így a HLA-A2 megköti azokat a peptideket, amelyeknél a 2. pozícióban Leu/Met, 4. pozícióban az Asp/Glu és a Val/. Leu a 4. pozícióban, 9. pozíció. De a HLA-B27 allél megköti a peptideket, ahol az Arg a második, a Phe/Trp/Tyr a harmadik és a Leu/Phe a kilencedik. Megtekintheti a különböző allélok peptidmotívumait az MHCMotifViewer szerveren . A felfelé néző peptid-maradékok kölcsönhatásba lépnek a T-sejt-receptorral, akárcsak magának az MHC-nek számos maradéka, ami meghatározza ennek a receptornak a kettős specifitását, a patogén peptidet és az adott gazda MHC allélt.
Ha a zsebek határozzák meg a peptid specificitását, akkor az MHC - I-hez való kötődésében a fő lánc játszik szerepet, beleértve az N- és C-terminálisokat is, amelyek a peptidek 99%-ában a peptid aljába merülnek. a barázda és a csavarok környezetből származó maradványai zárják le. Ezért a hosszú peptidek közepén általában egy kiemelkedés van, mivel a végeik ugyanazon a helyen vannak, mint a rövidebb peptideké [17] .
Az MHC-II molekulák pontosan ugyanolyan doménszerveződéssel rendelkeznek, mint az MHC-I, de négy doménjük két, megközelítőleg azonos méretű polimorf alegységen található. Mind az α-, mind a β-alegységben van egy α1 (vagy β1) domén, amely az antigénkötő hely felét alkotja, és egy α2 (β2) immunglobulin domén, amely közelebb helyezkedik el a sejtmembránhoz [18] . Mindkét láncnak van egy transzmembrán hélixe és egy rövid, 12-18 aminosavból álló citoplazmatikus vége. A két osztály MHC extracelluláris részének háromdimenziós szerkezete nagyon hasonló, a peptid a két hélix közötti barázdában is kötődik. A fő különbség az, hogy az MHC-II antigénkötő vályú falát alkotó tekercsek nem illeszkednek szorosan egymáshoz, és a vályú mindkét végén nyitott. Emiatt sem a peptid N-, sem C-terminálisa nem vesz részt különösebben az MHC-II-hez való kötődésben, sőt gyakran megfigyelhető, hogy kifelé lógnak [19] , ami jól korrelál azzal a ténnyel, hogy az MHC-II. sokkal hosszabb antigének, mint az MHC-I.
Számos független tanulmány az 1970-1990-es években. kimutatták, hogy a szexuális partner kiválasztását a fő hisztokompatibilitási komplexus befolyásolja. A kezdetben egereken és halakon [20] , majd önkénteseken végzett kísérletek azt mutatták, hogy a nők hajlamosak a sajátjuktól eltérő MHC-s partnert választani, de a választásuk megfordult a hormonális orális fogamzásgátlók használatakor – ebben az esetben a nők nagyobb valószínűséggel választottak. hasonló MHC-vel rendelkező partner [21] [22] [23] .
Limfocita adaptív immunrendszer és komplement | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Nyirokfa |
| ||||||||
Limfociták | |||||||||
Anyagok |
Tematikus oldalak | |
---|---|
Szótárak és enciklopédiák | |
Bibliográfiai katalógusokban |