Immunogenetik II - İstanbul Tıp Fakültesi

Immunogenetik II
MHC YAPISI , İŞLEVİ , İMMÜN YANITLAR
Prof. Dr. Fatma Savran Oğuz
İstanbul Üniversitesi
İstanbul Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
MHC
Sınıf II
MHC
Sınıf I
Graft Tipleri
Otograft: Kendi dokusunun kendine nakli (Kemik
İliği- Otolog nakiller)
İzograft: Genetik olarak identik bireyler- Tek
yumurta ikizleri arasında
Allograft: Aynı türden farklı
bireyler arasında
Xenograft: Farklı türler arasında
İmmün Sistemin Komponentleri
1) Antijen sunan hücreler
Dendritik hücreler
Makrofajlar
Aktive B lenfositler
Makrofaj
Dendritik Hücre
B lenfositler
İmmün Sistemin Komponentleri
2) B lenfositler ve antikorlar
• Doğal antikorlar
• Önceki sensitizasyon sonucu oluşmuş antikorlar
• Uyarılmış antikorlar
İmmün Sistemin Komponentleri
3) T Hücreler
4) Diğer hücreler :Natural killer hücreler
Monositler
Allojenik Transplantasyon
İmmünolojisi
• Transplante hücreler, polimorfik genler tarafından
kodlanan HLA ( human Leucocyte antigen)
molekülleri tarafından tanınırlar.
• HLA genleri anne ve babadan Mendeliyen kalıtım
ile geçer ve hücre yüzeyinde kodominant olarak
eksprese edilirler.
MHC EVOLÜSYONU
• Major Doku Uyumu Kompleksi (MHC) moleküllerinin,
immünoglobulin ve T hücre reseptör molekülleri ile
aynı genlerden geliştiği düşünülmektedir.
• Gelişim sırasında MHC moleküllerini kodlayan bu
genler, tekrarlayan duplikasyon ve nokta mutasyonları
sonucu küçük bir kromozom bölgesi şeklinde
kümelenmişlerdir.
MHC
İnsan ve fare Major Doku Uyumu Komplekslerinde
bulunmuş olan gen topluluklarının benzeri, birçok
farklı türde de tespit edilmiştir.
Pek çok MHC genleri vertebrasız genomlarda da benzer
özellikler içerir (Drosophila melanogaster/
Caenorhabditis)
MHC
‘’Büyük Doku Uyumu Kompleksi’’
genleri tarihsel öncelikleri nedeniyle mi
bağlantılı ?
Dağılmaları için yeterli zaman söz konusu
olamadı mı?
Doğal seleksiyon üstünlüğü olarak mı
korundu?
MHC
Major Doku Uyumu Kompleksi (MHC)
antijenleri olarak adlandırılan glikoproteinler
1930 ‘ların sonlarında Peter Gorer tarafından
keşfedilmiştir.
MHC ve HLA
• MHC gen kompleksinde 220 den fazla gen
bulunur
• MHC genlerinin insan versiyonu HLA
genleridir
HLA = Human Leucocyte Antigen
• MHC antijenleri immun cevap
fonksiyonlarının önemli bir yer alıyor
• HLA, MHC ‘nin bir parçası
• HLA antijenlerinin temel rolü :
Öz tanıma kontrolü
Sağkalım
MHC / HLA
KOMPLE DİZİ VE
GEN HARİTASI
HLA CONSORTIUM – Nature 11/1999
6. KROMOZOMUN
DNA DİZİ ANALİZİ
İnsan Genomunun % 6 : 166 880 998 bp
2190 gen: 1557 aktive gen (772 önceden tanımlanmış)
+ 633 pseudogen
HLA- B : 6. kromozomun en polimorfik gen
İnsan genomunun en polimorfik geni
Transkripsiyonel aktivite çok yüksek
Nature 2003
6. KROMOZOMUN DNA DİZİ ANALİZİ
MHC
Genom ortalaması
Gen Yoğunluğu
9.2 per Megabase
10
% 44.8
Tekrar
% 43.95
Dizileri
Rekombinasyon sıklığı / oranı : 0.49 cm/ mb
Hastalıklarla ilişkili olabilecek ( predispozisyon /
koruyuculuk) 130 gen
MHC (100 hastalık –otoimmunite)
MHC gen Bölgesi
•
•
•
•
•
Çoğunlukla genlerden
Retro transpozonlar
Regulatör elementlerden
Pseudogenlerden
Biraz da tanımlanmamış dizilerden oluşur
MHC ve HLA
• 3 ana MHC sınıf I genleri; HLA-A, HLA-B, and HLA-C
• 6 ana MHC sınıf II genleri ; HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLADQA1, HLA-DQB1, HLA-DRA, and HLA-DRB1.
• Sınıf I ve II genleri peptid sunumunda rol oynarlar
• MHC sınıf III genleri inflamasyon ve diğer immun aktivitelerde
rol oynarlar.
• Bazı MHC genlerinin fonksiyonları henüz bilinmemektedir.
HLA ve varyasyonları
• Pek çok varyasyonu vardır
• Bu varyasyonlar, her bireyin immün sistemini
çok farklı yabancı istilacıya karşı immun
reaktif hale getirir.
• Bazı HLA genlerinin yüzlerce tanımlanmış
versiyonu (allel) vardır
• HLA-B27’nin en az 40 tane tanımlanmış alel
vardır.
• HLA-B*2701 - HLA-B*2743.
HLA ve Hastalık İlişkileri
• Ankilozan spondilit
• Otoimmün Addison
hastalığı (HLADRB1*04:04)
• Behçet hastalığı
• Çölyak
• Granulomatöz polianjitis
• Graves hastalığı
• Haşimato Hastalığı
• İdiyopatik inflamatuar
myopati
• Juvenil idiyopatik
artrit
• Multiple Sklerosis
• Narkolepsi
• Psöriatik artrit
• Romatoid artrit
• Steven Johnson
Sendromu/Toksik
Epidermal nekroz
• Tip I diabetes
The involvement of major histocompatibility
complex (MHC) genes,
HLA Gen Lokus Haritası
• HLA, 6p21’ de bulunan super-lokus
• Transplantasyon ilişkili 6 gen ve 132 de
protein kodlayan genin immün sistem ile
ilişkili olduğu
• 100 genin ise hastalık ile ilişkili olduğu
• Genin 3.6 Mb lık bölümünün dizilenmesi
1999 yılında tamamlandı ve 224 gen
tanımlandı
MHC Gen Dizileme Çalışmaları
sonucunda
• İnflamasyonun regüle edilmesinde,
• T hücre ve NK ile ilişkili doğal ve
kazanılmış immünitede,
• Kompleman kaskatında
Rolleri ortaya çıkarıldı.
MHC genleri ayrıca
• Self ve non self ayırımı ile uyumlu ve
uyumsuz vericiler ile transplantasyon
Tıp’ında
• Transfüzyon tedavisinde önemli etkisi
MHC genlerinin rolü olabilir
• Otoimmüniteyi ve infeksiyon ajanlarına konak
cevabını anlamamızda
• Üreme ve gebeliğin oluşumunda ve devamında
• Santral sinir sistemi gelişiminde ve
plastisitesinde etkisi
• Sinir hücrelerinin etkileşiminde
• Sinaptik fonksiyon ve davranış
• Serebral yarım kürelerin özelleşmesinde
Farklı kanser hücre dizilerinde MHC
gen ekspresyonu
Klasik HLA antijenleri;
Sınıf I bölgesinde HLA-A, -B, -C
Sınıf II bölgesinde HLA- DR, -DQ,
-DP kodlanır.
• Klasik antijenleri kodlayan genler
dışındaki sınıf I bölgesindeki diğer
genler:
HLA-E, -F, -G, -H, -J, -K, -L olup,
bunlar arasından sadece
HLA-E,- F,-G eksprese olmaktadır.
• Sınıf II bölgesinde klasik antijenleri
kodlayan genlerin yanı sıra HLA-DM, -DN, DO, TAP1, TAP2, LMP2 ve LMP7 gibi gen
bölgeleri de bulunmaktadır.
• Sınıf III bölgesinin ise gen yoğunluğu
oldukça fazla olup, bunların bir kısmının
immün
sistem
ile
ilişkili
olduğu
bilinmektedir.
İlk doku antijenleri lökositlerde
saptandığı için insan lökosit antijenleri
(Human Leukocyte Antigens = HLA)
olarak tanımlanmışlardır.
• İmmun yanıtı kontrol eden genlere de İmmun
yanıt genleri (Immune response =Ir) adı
verildi.
• Ir genlerinin protein yapıdaki antijenlere
antikor yanıtında gerekli olan Th (T helper =
yardımcı T) lenfositlerinin aktivasyonunu
kontrol ettiğini gösterdiler.
• 1970’lerin sonunda MHC genlerinin protein
antijenlere karşı olan esas rolü anlaşıldı.
• MHC molekülleri greft rejeksiyonun temel
belirleyicileridirler.
• Bu nedenle aynı MHC moleküllerini
eksprese eden bireyler birbirlerinin doku
greftlerini kabul edebilirler veya farklı MHC
gen bölgelerine sahip bireyler arasında
greft rejeksiyonu gelişir.

X

X
HLA Antijen Ekspresyonu
• Genel olarak çekirdekli hücrelerde
eksprese edilmektedir.
• Ancak ekspresyon düzeyleri hücreler
arasında değişmektedir.
HLA Antijenleri Ekspresyonu
Lenfositlerde en yüksek düzeyde
eksprese edilirken, Fibroblastlar, kas
hücreleri, hepatositler, sperm, oosit,
plasental ve merkezi sinir sistemi
hücrelerinde ekspresyonu çok düşük
ya da dikkate alınmayacak düzeydedir.
• HLA- C moleküllerinin hücre yüzeyindeki
ekspresyonu
HLAA
ve
–B
moleküllerinden 10 kat daha düşük
düzeyde ortaya çıkmaktadır.
• Ancak HLA-C molekülleri de işlevseldir ve
NK
(doğal
öldürücüler)
tarafından
tanınmak üzere ilk hedef noktalardır.
MHC SINIF I YAPISI
MHC sınıf I molekülü 43 kilodalton (kD) ağırlığında,
disülfit bağları ile bağlı üç kangallı bir polipeptit zinciri
ve 17. kromozomdan gelen 11kD ağırlığında
polimorfik olmayan yapıdaki
beta2-mikroglobulin (b2M) hafif zincirinden oluşur .
MHC SINIF I YAPISI
MHC SINIF II YAPISI
Sınıf II molekülleri,
B lenfosit ve makrofajlar gibi
özelleşmiş hücrelerin yüzeyinde bulunurlar
ve bu hücreler Th hücrelerine
antijen sunarlar.
MHC SINIF II YAPISI
HLA sınıf II molekülleri  ve b olmak üzere
iki zincirden meydana gelir.
Alfa ve beta zinciri ürünlerinin
moleküler ağırlığı 29000 ve 34000’dir.
Alfa zincirinde 1 ve 2, beta zincirinde ise
b1 ve b2 domainleri bulunmaktadır.
MHC SINIF II YAPISI
1 ve 2 domainleri arasında kalan çukur,
peptid fragmanlarının bağlandığı bölgeyi
oluşturmaktadır.
HLA Sınıf II antijenleri de
uç kısımlarında çukurcuk bulundururlar.
Bu çukurcuğun uçları açıktır ve
15-24 amino asitten oluşan bir peptite sahiptir
MHC SINIF II YAPISI
MHC SINIF III YAPISI
Sınıf III olarak tanımlanan bu bölge MHC gen bölgesinde
I. ve II. sınıf gen bölgeleri arasında yer almaktadır.
Bu bölge ürünleri direkt veya indirekt olarak
immün yanıt oluşumuna katkıda bulunmaktadır.
Bu bölgede kompleman faktörlerinden C4 ve C2 ile
properdin B faktörünü sentezleyen gen bölgeleri
yer almaktadır.
Steroid biyosentezinde görev yapan
21-hidroksilaz  ve b gen determinantları ile
ısı şok proteinleri, kalmodulin genleri ve
TNF  ve b genlerinin de
bu bölgede bulunduğu gösterilmiştir
İMMÜN YANITLAR
DOĞAL
NON-SPESİFİK İMMÜN YANIT
EDİNSEL
SPESİFİK İMMÜN YANIT
Antijen Sunumunda
HLA Molekülleri
• Protein moleküllerinin peptid parçalarına
ayrılması ve antijenin T hücrelerine
sunulması,
immünitenin
önemli
bir
bölümünü oluşturur.
• Sınıf I molekülleri endojen kaynaklı
peptidlerin CD8 () T lenfositlerine ;
Sınıf II molekülleri ise eksojen kaynaklı
peptidlerin
CD4()
T
lenfositlerine
sunumunda rol almaktadırlar.
Peptidler önce degradasyona uğrar
ve peptid fragmanları hücre içinde
HLA sınıf I ve II moleküllerine
bağlanır.
HLA molekülleri,
bağlanan peptid ile birlikte
hücre yüzeyine gelir.
Hücrelerde proteinlerin yıkımını
sağlayan iki büyük yol vardır.
Lizozomal asidik ortamda
gerçekleşen lizozomal proteolizis
Ubiquitin- proteasom yıkım yoludur.
• Çok sayıda ubiquitin ile işaretlenmiş
olan protein, çok sayıda alt birimden
oluşmuş olan proteaz kompleksi olan
proteasom tarafından yıkılır.
• Ubiquitinin bağlanması ve
işaretlenmesi için ATP enerjisi
kullanılır.
• Endojen proteinler ubiquitin ile bağlanarak
proteasoma yönlenirler.
• LMP2 ve LMP7, proteozom kompleksinin
bileşenlerini
oluşturan
peptidleri
kodlamaktadır.
• 8-10 aa uzunluğunda kısa peptidlere yıkılan
endojen proteinler TAP heterodimeri aracılığı
ile ER aktarılırlar.
• TAP1/TAP2
molekülleri
ER
zarında,
sitoplazmadan
lümene
peptid
taşıyıp
yerleştiren bir kompleks oluştururlar.
• Taşınmış olan peptidler
molekülüne yüklenirler.
sınıf
I
• Endoplasmik retikulumdan ayrılan bu
yapılar golgi kompleksine gelir
oradan taşıyıcı veziküller ile hücre
membranına taşınarak sitotoksik T
lenfositlerine sunulurlar.
• Eksojen kaynaklı proteinler (bakteriler
gibi) ASH tarafından hücre içine endositik
olarak alınıp lizozom ile birleşir ve
lizozomal enzimlerin etkisi ile küçük
peptidler haline dönüştürülürler.
• ER’da yeni sentezlenen sınıf II molekülleri
invariant chain (Ii) molekülü ile
bağlanarak taşıyıcı veziküller ile lizozoma
gelir ve füzyon yaparlar.
• Lizozom icerisinde Ii molekülü küçük
peptid haline dönüştürülür ve HLA-DM
molekülüde peptid bağlama oluğunda
bulunan parçalanmış Ii molekülü ile
eksojen peptidin yer değişimini
gerçekleştirir.
• Peptid yüklenmiş olan sınıf II molekülleri
hücre membranına taşınarak CD4() T
lenfositlerine sunulurlar.
İmmün Tanıma I
Kendi HLA moleküllerince sunulan yabancı
peptidin T hücrelerince tanınmasıdır.
–TCR
–Yabancı peptid
–MHC molekülü
İmmün Tanıma II
T hücreleri ve ASH arasındaki etkileşim;
B7
CD40
Hücre yüzey molekülleri
CD28
CD11a/CD18
ICAM-1
ile sağlanır.
İntersellüler
adezyon molekülleri
Sinyal İletimi
Spesifik
Tanıma
Sinyal İletimi
ve Adhezyon
Adhezyon
ALICI ORGANİZMANIN
DONÖRÜ TANIMASI
DİREKT TANIMA
DONÖR APC,
ALICI T-LENFOSİT
TARAFINDAN
DOĞRUDAN
TANINIR.
İNDİREKT TANIMA
DONÖR ALLO-MHC
MOLEKÜLLERİ,
ALICI APC
ARACILIĞI İLE
DONÖR T-LENFOSİTE
TANITILIR.
Alloantijenlerin tanınması
Direkt Sunum:Graftteki donör ASH tarafından HLA molekülü
tanınır
 Self HLA molekülü intak allojeneik HLA molekülünü tanır
 Hem CD8+ hem de CD4+ T hücreleri olaya dahil olur
Dolaylı Sunum: Donör HLA molekülleri işlenir alıcı ASH
tarafından sunulur
 CD4+ T hücreleri olaya dahil olur

Antijen sunumu sınıf II HLA molekülleri (HLA-DR)
tarafından yapılır.
Alloreaktif T hücrelerinin aktivasyonu
ve Allograftın rejeksiyonu
• Donor ASH’ler bölgesel lenf nodlarına göç
ederek alıcı Th hücreleri tarafından
tanınırlar
• Alıcıdaki Alloreaktif TH hücreleri TDTH
oluşumunu benzer reaksiyonları uyarır ve
CTLs grafte göç ederek graft
rejeksiyonuna neden olurlar.
Alloreaktif T hücrelerinin
aktivasyonu ve Allograftın
rejeksiyonu
( SENSATIZATION )
Passenger leukocyte
Donar kidney
Class II MHC .
antigen
TH
TH
TH
TH
IL  2
CTL
CTL
TDTH
TDTH
EFFECTOR
LYMPH NODE