Glaven tkivno-sovpadliv kompleks i protivgensko prika`uvawe
Za razlika od protivtelata ili B-kleto~nite receptori, koi mo`at da prepoznaat sloboden
protivgen, T-kleto~nite receptori prepoznavaat samo protivgeni koi se preraboteni i
prika`ani vo kontekst na molekuli koi se kodirani od glavniot tkivnosovpadliv kompleks
(GTK). Vo po~etokot, GTK be{e prou~uvan i imenuvan kako genski kompleks koj vlijae vrz
sposobnosta na organizamot da prifati ili otfrli presadeno tkivo od druga edinka od
istiot vid. Prvite studii od strana na R. Cinkernagel i P. Doerti, B. Benakeraf i drugi,
poka`aa deka molekulite kodirani od GTK igraat mo{ne zna~ajna uloga vo steknatite
imuni reakcii i deka opredeleniot komplet na GTK molekuli prika`ani na kletkite na
edna individua vlijae vrz repertoarot na protivgeni kon koi Tpo i Tct kletki na taa
individua mo`at da reagiraat.
reagiraat GTK vlijae vrz odgovorot na individuata kon protivgeni od
infektivni organizmi pa zatoa se povrzuva i so osetlivosta kon bolest kako i so razvojot
na avtoimuni reakcii. Neodamne{noto otkritie deka kletkite prirodni ubijci
prika`uvaat receptori za GTK klasa I protivgenite, kako i faktot deka me|udejstvoto
receptor-GTK mo`e da dovede do inhibicija ili aktivirawe na ovie kletki, rasvetluva
nova uloga na ovaa familija geni (vidi poglavje 14). Mehanizmite so koi ovaa familija na
molekuli vlijae vrz razvojot na imunitetot protiv skoro site vidovi protivgeni stana
mnogu va`na tema vo imunologijata, a prou~uvaweto na GTK dobiva mnogu po{iroko
zna~ewe od objasnuvawe na biologijata na transplantacijata.
Vo ova poglavje na kratko e opi{ana istorijata na GTK i se objasneti genite i molekulite
kodirani od GTK.
GTK ]e bide spomenata povrzanosta na odredeni GTK geni so osetlivost kon
odredeni bolesti, kako i raznovidnosta na ovie geni vo ~ove~kata populacija. Akcent e
staven na toa kako GTK produktite sozdavaat kompleks peptid-GTK koj poteknuva od
proteinskite protivgeni (prerabotuvawe protivgen) zaedno so na~inot na koj ovoj
molekulski kompleks se prenesuva vrz membranata na kletkata, kade protivgenot se
prika`uva zaradi prepoznavawe od strana na T kletkite (obrabotuvawe protivgen).
Ponatamu, }e bide objasneta ulogata na drugi molekuli koi ne se kodirani od GTK vo
prika`uvaweto na odredeni klasi na protivgen.
1
(slika-pregled 8-1 GTK kaj gluvcite e iminuvan H-2 a kaj lu|eto kako HLA kompleks. I kaj dvata vida, GTK e organiziran vo odreden broj genski podra~ja
koi kodiraat produkti od klasa 1 (rozeva boja), klasa 2 (sina boja) i klasa 3 (zelena boja). Genskite produkti na klasata 1 i 2 prika`ani na ovaa slika, se
smetaat za “klasi~ni GTK molekuli”.
u
Genskite produkti
r du
na klasata 3 gi vklu~uvaat
u u
komplementnite (C
(C’)) proteini
r
i tumor-nekrotizira~kite
u r
r
r
faktori
f
r
(TNF-alfa i TNF-beta).
Osnovna organizacija i nasleduvawe na GTK
Site rani vidovi na cica~i prou~uvani do denes, poseduvaat tesno povrzana grupa na geni koi go so~inuvaat GTK, a nivnite produkti igraat glavna uloga
vo me|ukleto~noto prepoznavawe i vo razlikuvaweto pome|u svoe i tu|o. GTK u~estvuva vo razvojot i na humoralnite i na kleto~no-posreduvanite imuni
reakcii. Prou~uvawata na ovaa grupa geni zapo~nale koga bilo otkrieno deka otfrlaweto na tu|o tkivo e rezultat na imun odgovor kon molekuli koi se
nao|aat vrz povr{inata na kletkite, a denes poznati kako tkivnosovpadlivi (histokompatibilni) protivgeni. Vo srednite 30-ti godini od dvaesettiot
vek, Piter Gorer, koj koristel genetski ~isti soevi na gluvci za ispituvawe na protivgeni od krvnite grupi, utvrdil ~etiri grupi na geni koi kodiraat
protivgeni od krvnite kletki, i gi imenuval od I do IV. Istra`uvawata vo 40-tite i 50-tite godini od dvaesettiot vek od strana an Gorer i Xorx [nel
potvrdile deka protivgenite koi se kodirani od genite vo grupata II u~estvuvaat vo otfrlaweto na presadeni tumori ili drugi tkiva. Ovie geni [nel
gi narekol ügeni za histokompatibilnostû; nivniot sega{en naziv histokompatibilni-2 (H-2) geni se odnesuva na krvno-grupnite protivgeni od grupata
II spored Gorer. Iako Gorer po~inal pred negoviot nau~en pridones celosno da bide priznat, [nel vo 1980 godina ja dobil Nobelovata nagrada za
negovata rabota.
GTK kodira tri glavni klasi molekuli
Glavniot tkivnosovpadliv kompleks e grupa na geni rasporedeni vo eden dolg kontinuiran DNK segment na hromozomot 6 kaj lu|e i hromozomot 17 kaj
gluvci. GTK se narekuva i HLA kompleks kaj lu|eto i H-2 kompleks kaj gluvcite. Iako rasporedot na genite po malku se razlikuva kaj dvata vida, i vo
dvata slu~ai GTK genite se organizirani vo podra~ja koi kodiraat tri klasi na molekuli (slika 8-1):
Genite od GTK klasa 1 kodiraat glikoproteini koi se prika`uvaat vrz povr{inata na skoro site kletki so jadro; glavnata funkcija na produktite od
klasa 1 e prika`uvawe na peptidnite protivgeni vrz Tct kletki.
Genite od GTK klasa 2 kodiraat glikoproteini koi glavno se prika`uvaat vrz kletki prika`uva~i na protivgeni (makrofagi, steblesti kletki i B
kletki), a prerabotenite protivgeni peptidi gi pretstavuvaat na Tpo kletki.
Genite od GTK klasa 3 pokraj drugite produkti kodiraat razli~ni izla~eni proteini so imuni funkcii, vklu~uvaj}i komponenti od komplementniot
sistem i molekuli koi se vklu~eni vo vospalitelni reakcii.
GTK molekulite od klasa 1 kodirani od K i D podra~jata kaj gluvci i od A, B i C lokusite kaj lu|eto, bea otkrieni prvi, a se prika`uvaat vo naj{iroka
paleta na kletki.
kletki Tie se nare~eni klasi~ni klasa 1 molekuli.
molekuli Dopolnitelni geni ili grupi na geni vo H-2 i HLA kompleksite isto taka kodiraat
molekuli od klasa 1, koi se nare~eni neklasi~ni klasa 1 geni. Prika`uvaweto na neklasi~nite genski produkti e ograni~eno na odredeni spefi~ni
vidovi na kletki. Iako ne se poznati funkciite na site genski produkti, del od niv mo`e da imaat visoko specijalizirani ulogi vo imunitetot. Na
primer, prika`uvaweto na HLA-G molekulite od klasa 1 na citotrofoblastite od feto-maternalnata bariera se povrzuva so za{titata na embrionot
od negovo prepoznavawe kako tu|o telo (ova mo`e da se slu~i koga po~nuvaat da se pojavuvaat protivgenite nasledeni od tatkoto) i da bide otfrleno od
strana na Tct kletki na majkata.
Dvete verigi od GTK klasa 2 molekulite se kodirani od IA i IE podra~jata kaj gluvci i od strana na DP, DKu i DR genskite podra~ja kaj lu|eto.
Terminologijata e malku zbunuva~ka, bidej}i regionot D kaj gluvcite kodira molekuli od klasa 1, dodeka DR, DKu i DP kaj lu|e se odnesuvaat na geni i
molekuli od klasa 2. Kako i kaj lokusite od klasa 1, dopolnitelnite molekuli od klasa 2 kodirani vo ova podra~je imaat specijalizirani funkcii vo
imunite reakcii.
GTK molekulite od klasa 1 i 2 imaat zaedni~ki strukturni osobini i molekulite od dvete klasi imaat ulogi vo obrabotuvaweto i prika`uvaweto na
protivgeni. Za razlika od niv, klasa 3 regionot od GTK, koj e lokaliziran pome|u klasite 1 i 2, a kodira molekuli koi se od ogromna va`nost za
imunolo{kite funkcii, no imaat malku zaedni~ko so molekulite od klasa 1 i 2. Produktite od klasa 3 gi vklu~uvaat komplementnite komponenti K4,
K2 i faktor B (kodirani od na BF, vidi poglavje 7) i nekolku vospalitelni citokini, vklu~uvaj}i go tumor-nekrotizira~kiot faktor (TNF).
2
Alelski formi na GTK genite se nasleduvaat vo povrzani grupi nare~eni haplotipovi
Kako {to e podetalno objasneto podocna, lokusite koi go so~inuvaat GTK se visoko
polimorfni, {to zna~i deka mnogu alternativni formi od ovoj gen, ili aleli, postojat vo
sekoj lokus kaj razli~ni individui vo populacijata. Genite od GTK lokusite se lokaciski
tesno povrzani. Na primer, frekvencijata na rekombinacii vo H-2 kompleksot (t.e.
frekvencijata na hromozomsko vkrstuvawe ili krosing-over pri mejozata, koi uka`uvaat na
rastojanieto pome|u dadeni genski segmenti, pri {to vkrstuvaweto e poverojatno koga
genite se poodale~eni) e samo 0,5% - vkrstuvawe nastanuva samo edna{ na sekoi 200
mejoti~ni cilkusi. Od ovaa pri~ina, pove}eto individui gi nasleduvaat alelite kodirani
od ovie tesno povrzani lokusi vo vid na dva kompleta, po eden od sekojj roditel. Sekoj
S
j
komplet aleli e nare~en haplotip. Edna individua nasleduva eden haplotip od majkata i
eden od tatkoto. Koga naselenieto e izme{ano, decata vo osnova se heterozigoti vo mnogu
lokusi i prika`uvaat GTK aleli i od majkata i od tatkoto. Alelite se prika`uvaat
kodominantno. {to zna~i deka vo istata kletka se prika`uvaat genskite produkti i od
majkata i od tatkoto. Ako se vkrstat gluvci koi imaat identi~ni aleli vo site lokusi, sekoj
H-2 lokus }e bide homozigoten bidej}i haplotipovite od majkata i tatkoto se identi~ni, pa
zatoa i site nivni deca }e prika`uvaat identi~ni haplotipovi.
Odredeni genetski ~isti vidovi na gluvci se nare~eni prototipski vidovi a GTK
haplotipovite koi se prika`uvaat od strana na ovie vidovi dogovorno se ozna~uvaat so
zakosena superskripta.(na primer H-2 i H-2 ). Ovie oznaki se odnesuvaat na celiot komplet
nasledeni H-2 aleli kaj edinkite na toj vid bez pritoa da se naveduva sekoj alel poedine~no
(tabela 8-1). Razli~ni genetski ~isti vidovi na gluvci mo`e da go imaat istiot komplet od
aleli, odnosno, istiot GTK haplotip, kako prototipskiot vid. Na primer, vidovite CBA,
AKR i C3H vidovite, go imaat istiot GTK haplotip (H-2 ). Sepak, tie vidovi se
razlikuvaat po genite koi se nadvor od H-2 kompleksot.
3
(slika 8-2 (a) Prikaz na nasleduvawe GTK haplotiovite kaj genetski ~isti soevi na gluvci. Bukvite b/b ozna~uvaat glu{ec koj e homozigot za GTK
haplotipot H-2 , bukvite k/k ozna~uvaat homozigot za GTK haplotipot H-2 i bukvite b/k ozna~uvaat heterozigot. Bidej}i GTK lokusite se tesno povrani
i se nasleduvaat
du
kako komplet,, lesno mo`e dda se predvidi
r d d GTK haplotipot na F1 generacijata
r c j
koja
j poteknuva
u
odd pareweto
r
na ddvata soevi. ((b))
Prifa}aweto ili otfrlaweto na ko`nite presadoci zavisi od GTK tipot na novorodeniot glu{ec. Gluvcite rodeni po vkrstuvaweto pome|u dvata
genetski ~isti soevi so razli~ni haplotipovi na GTK (H-2 i H-2 ) }e gi prika`uvaat i dvata haplotipovi (H-2 ) i }e prifa}aat presadoci od dvata
roditeli i od drugite edinki na F1 generacijata. Nieden od roditelskite vidovi nema da prifati presadok od F1 edinka. (v) Nasleduvawe na HLA
haplotipovite vo izmisleno ~ove~ko semejstvo. Kaj lu|eto, HLA haplotipovite od tatkoto se dogovorno imenuvani kako A i B, a od majkata C i D.
Zabele`ete deka nov haplotip R (rekombinacija), nastanuva pri rekombinacijata na haplotipovite od majkata. Bidej}i lu|eto se vid kaj koj pareweto e
slu~ajno, a vo populacijata postojat mnogu aleli za sekoj HLA lokus, za odreduvawe na alelite koi gi so~inuvaat haplotipovite, mora da bidat
analizirani i roditelite i potomcite. (g) Genite koi go so~inuvaat sekoj roditelski haplotip od zamislenoto semejstvo vo (v) se prika`ani zaedno so
noviot haplotip (R) koj nastanuva od rekombinacijata na haplotipovite od majkata.
Ako dva gluvci od genetski ~isti vidovi koi imaat razli~ni GTK haplotipovi se vkrstat eden so drug, edinkite od F1 generacijata nasleduvaat
hapotipovi od dvata roditeli i }e prika`uvaat aleli od dvata roditeli vo sekoj GTK lokus. Na primer, ako vidot H-2 se vkrsti so vidot H-2 , toga{ F1
generacijata gi nasleduva i dvata roditelski kompleti na aleli, pa }e bide ozna~ena kako H-2 (slika 8-2a). Bidej}i takvata F1 generacija prika`uva
GTK molekuli od dvata roditelski vidovi na svoite kletki, taa e tkivnosovpadliva i so dvata vida i mo`e da prifati presadoci od koj bilo roditelski
vid (slika 8-2b). Od druga strana, nitu eden od vkrstenite roditelski vidovi ne mo`e da prifati presadok od F1 glu{ec bidej}i polovina od negovite
GTK molekuli }e bidat tu|i za roditelot.
Nasleduvaweto na HLA haplotpipovite od heterozigotnite roditeli kaj lu|eto e prika`ano na slika 8-2v. Kaj izme{ano naselenie, sekoj poedinec e vo
osnova heterozigoten vo sekojj lokus. HLA kompleksot kajj lu|eto
|
e mo{ne polimorfen
f i postojat
j mnogu aleli za sekojj od lokusite za klasa 1 i 2.
2 Sepak,
S
kako i kaj gluvcite, GTK lokusite kaj ~ovekot se tesno povrzani i obi~no se nasleduvaat kako haplotip. Koga tatkoto i majkata imaat razli~ni
haplotipovi, kako na prika`aniot primer (slika 8-2v) postoi verojatnost od 25% deka dve od decata }e gi nasledat istite haplotipovi od majkata i
tatkoto i spored toa }e bidat tkivnosovpadlivi eden so drug. Pri toa, nikoj od decata nema da bide tkivnosovpadliv so roditelite.
Iako stapkata na rekombinacii vo HLA kompleksot e niska, tie sepak zna~itelno pridonesuvaat za raznovidnosta na lokusite vo ~ove~kite populacii.
Genetskite rekombinacii sozdavaat novi alelski kombinacii (slika 8-2g), a visokiot broj na novosozdadeni generacii od pojavata na ~ove~kiot vid
ovozmo`il zna~ajni rekombinacii. Kako rezultat na rekombinaciite i drugi mehanizmi za sozdavawe mutacii, mnogu retko mo`e da se slu~i dve
rodninski nepovrzani individui da imaat identi~ni kompleti od HLA geni.
Genetski ~istite soevi na gluvci pomognaa vo prou~uvaweto na GTK
Detalnata analiza na soedinenieto H-2 kaj glu{ecot be{e ovozmo`ena so razvivaweto na genetski ~isti soevi na gluvci. Gluvcite koi pripa|aat na
vakov soj se singeni~ni ili identi~ni vo site genski lokusi. Dva soevi se kongeni~ni ako se genetski identi~ni vo site osven vo eden genski lokus ili
podra~je. Bilo kakvi fenotipiski razliki koi mo`at da se otkrijat pome|u kongeni~nite soevi se povrzani so genskoto podra~je vo koj dvata soja se
razlikuvaat. Kongeni~ni soevi koi se identi~ni eden so drug osven vo GTK genskoto podra~je, mo`e da se sozdadat preku serija na vkrstuvawa i
selektirawa pome|u dva genetski ~isti soevi koi se razlikuvaat vo GTK. ^esto upotrebuvan kongeni~en soj na gluvci, nare~en B10.A, poteknuva od B10
glu{ec (H-2 ), no go poseduva H-2 haplotipot. Vo odredeni slu~ai, rekombinantni haplotipovi se sretnuvaat kaj kongeni~nite soevi gluvci,
ovozmo`uvaj}i prou~uvawe na poedine~ni GTK geni i nivnite produkti. Vakvi primeri se vklu~eni vo listata na tabela 8-1. Na primer sojot B10.A (2R)
gi ima site GTK geni od haplotipot a osven za regionot D, {to poteknuva od roditel so H-2 .
Ponatamo{no razjasnuvawe na funkcijata na GTK produktite be{e ovozmo`eno so sozdavaweto na gluvci kaj koi se otstraneti razli~ni geni (knockout
mice). Eden od najranite vakvi primeri be{e soj na gluvci kaj koi genot za beta-2 mikroglobulinot (koj se prika`uva so molekulite od klasa 1 vrz
povr{inata od kletkata) be{e izbri{an, onevozmo`uvaj}i go prika`uvaweto GTK molekuli od klasa 1 vrz povr{inata od kletkite. Iako ne mo`ea da
se otkrijat protivgeni od klasa 1 kaj vakvite `ivotni, tie sepak izgledaa normalni i mo`ea da se razmno`uvaat; sepak, tie imaa nedostatok na KD8
citotoksi~ni T limfociti i imaa pote{kotii pri otstranuvawe infekcii i pri otfrlawe na trnsplantirani tumori. Gluvcite so otstraneti geni za
klasa 2 imaa nedostatok na KD4 T limfociti vo slezinata i limfnite jazli i ne mo`ea da reagiraat na T-zavisnite protivgeni (vidi poglavje 10).
Soodvetnite ulogi za klasa 1 i klasa 2 protivgenite vo razvojot na imunitetot }e bidat objasneti podocna.
4
(slika 8-3 [ematski prikaz na GTK molekula od klasa 1 i klasa 2 na koj se prika`ani nadvore{nite
ddomeni,, transmembranskiot
r
r
segment i c
citoplazmatskata opa{ka. Procepot
r c
vo kojj se vrzuva
r u peptidot
d
se formira od strana na membransko-distalnite domeni kaj molekulite od klasa 1 i klasa 2.
Membransko-proksimalnite domeni imaat struktura sli~na so imunoglobulinite. Spored toa, GTK
molekulite od klasa 1 i klasa 2 se klasificiraat kako ~lenovi od imunoglobulinskata
superfamilija.
GTK molekuli i geni
Molekulite od klasa 1 i klasa 2 pretstavuvaat glikoproteini vrzani za membranata koi se tesno
povrzani po strukturata i funkcijata. GTK molekulite od klasa 1 i klasa 2 se izolirani i
pro~isteni, a trodimenzionalnata struktura na nivnite nadvorkleto~ni domeni e utvrdena so
rendgenska kristalografija. I dvata vida membranski glikoproteini funkcioniraat kako visoko
specijalizirani protivgen prika`uva~ki molekuli koi formiraat nevoobi~aeno stabilni kompleksi
so peptidni ligandi, prika`uvaj}i gi vrz povr{inata od kletkata za da bidat prepoznaeni od strana
na T kletkite. Nasproti niv, GTK molekulite od klasa 3 se grupa na nepovrzani proteini koi nemaat
strukturna nitu funkcionalna sli~nost so molekulite od klasa 1 i 2. Molekulite od klasa 3
vklu~uvaat komplementni proteini (poglavje 7).
Molekulite od klasa 1 imaat glikoproteinska te{ka veriga i mala proteinska lesna veriga
GTK molekulite od klasa 1 sodr`at alfa veriga od 45 kilodaltoni (kDa) nekovalentno povrzana so
beta mikroglobulinska molekula od 12-kDa (slika 8-3). Alfa verigata pretstavuva transmembranski
glikoprotein koj e kodiran od polimorfnite geni vo podra~jata A, B i C od ~ove~kiot HLA genski
dr j
K i D vo H-2 kompleksot kajj gluvcite
u c
((vidi
d slika 8-1).
) Beta
kompleks i vo podra~jata
mikroglobulinot pretstavuva protein koj e kodiran od visoko konzerviran gen koj se nao|a vo drug
hromozom. Povrzuvaweto na alfa verigata so beta mikroglobulinot e neophodno za prika`uvawe na
molekulata od klasa 1 vrz povr{inata od kletkite. Alfa verigata e pricvrstena za plazmatskata
membrana preku negoviot hidrofoben transmembranski segment i hidrofilniot citoplazmatski kraj.
5
(slika 8-4 Prikaz na trodimenzionalnata struktura na nadvore{nite domeni od klasa 1 GTK molekulite kaj ~ovek baziran vrz
rendgenska
r
d
kristalografska
r
r f
analiza. ((a)) Strani~en
r
pogledd vo kojj beta ni{kite se prika`ani
r
kako ddebeli strelki
r
a alfa
f
spiralite kako spiralni lenti. Disulfidnite vrski se prika`ani kako dve povrzani sferi. Alfa1 i alfa2 domenite stapuvaat vo
me|udejstvo za da go formiraat procepot vo koj se vrzuva peptidot. Zabele`ete ja imunoglobulinskata struktura od alfa3 domenot
i beta mikroglobulinot. (b) Gledani od gore, alfa1 i alfa2 domenite poka`uvaat procep vo koj se vrzuva peptidot, koj se sostoi od
osnova od protivparaleni beta ni{ki i strani od alfa spirali. Procepot vo klasa 1 molekulite mo`e da primi peptidi koi
sodr`at 8 do 10 ostatoci.
So strukturni analizi e otkrieno deka alfa verigata na molekulite od klasa 1 e organizirana vo tri nadvore{ni domeni (alfa1,
alfa2 i alfa3), pri {to sekoj sodr`i po pribli`no 90 aminokiselini; transmembranski domen od okolu 25 hidrofobni
aminokiselini po {to sleduvaat kratka niza od naelektrizirani (hidrofilni) aminokiselini i citoplazmatski zaka~uva~ki
segment od 30 aminokiselini. Beta mikroglobulinot e sli~en po golemina i organizacija na alfa3 domenot; ne sodr`i
transmembransko podra~je i e nekovalentno vrzan za glikoproteinot od klasa 1. Podatoci za sekvencata otkrivaat homologija
pome|u
| alfa3
f 3 domenot, beta
b
mikroglobulinot
b
i domenite od konstantnoto podra~je
j na imunoglobulinite.
b
E
Enzimot
papin ja
j
presekuva alfa verigata samo 13 ostatoci proksimalno od negoviot transmembranski domen, osloboduvaj}i go nadvorkleto~niot
del od molekulata, koj se sostoi od alfa1, alfa2, alfa3 i beta mikroglobulinot. Pre~istuvawe i kristalziacija na
nadvorkleto~niot del otkrivaat dva para na domeni koi stapuvaat vo me|udejstvo: membransko-distalen par, sostaven od domenite
alfa1 i alfa2 i membransko-proksimalen par, sostaven od domenot alfa3 i beta mikroglobulinot (slika 8-4a).
Domenite alfa1 i alfa2 stapuvaat vo me|udejstvo za da formiraat struktura od osum protivparaleni beta ni{ki povrzani so dva
dolgi alfa heliksni podra~ja. Strukturata sozdava golema vdlabnatina, ili procep, od pribli`no 25 Å h 10 Å h 11 Å, so dolgite
alfa spirali kako strani i beta ni{kite od beta listot kako dno (slika 8-4b). Ovoj peptid-vrzuva~ki procep se nao|a vrz
povr{inata od GTK molekulite od klasata 1 i e dovolno golem da vrze peptid so golemina od 8 do 10 aminokiselini. Golemo
iznenaduvawe pri rendgenskite kristalografski analizi na molekulite od klasa 1 be{e naodot na mali peptidi vo procepot koi
bea kokristalizirani zaedno so proteinot. Vsu{nost, ovie peptidi se preraboten protivgen i sopstveni peptidi povrzani za alfa1
f domenite vo ovaa dlaboka vdlabnatina.
i alfa2
Alfa3 domenot i beta mikroglobulinot se organizirani vo dve beta dipli, pri {to sekoja od niv e formirana od protivparaleni
beta ni{ki na aminokiselini. Kako {to e objasneto vo poglavje 4, ovaa struktura, poznata kako imunoglobulinsko diplewe, e
karakteristi~na za imunoglobulinskite domeni. Poradi ovaa sli~nost vo strukturata, koja ne pretstavuva iznenaduvawe ako se
zeme predvid zna~itelnata sli~nost vo sekvencite so konstantnite podra~ja na imunoglobulinite, molekulite od klasata 1 i beta
mikroglobulinot se klasificirani kako ~lenovi na imunoglobulinskata superfamilija (vidi slika 4-23). Alfa3 domenot e visoko
konzerviran pome|u GTK molekulite od klasa I i sodr`i sekvenca koja stapuva vo me|udejstvo so membranskata molekula KD8
prisutna na T kletkite.
Beta mikroglobulinot vo golem del stapuva vo me|udejstvo so alfa3 domenot i isto taka so aminokiselinite od alfa1 i alfa2
domenite. Me|udejstvoto na beta mikroglobulinot i peptidot so alfa verigata od klasa 1 e neophodna za klasa 1 molekulata da
postigne celosno zdiplena konformacija. Kako {to e podocna podetalno objasneto, se veruva deka sklopuvaweto na klasa 1
molekulite nastanuva so prvi~no me|udejstvo na beta mikroglobulinot so zdiplenata alfa veriga od klasa 1. Potoa, ovoj
metastabilen
b
üprazenûû dimer se stabilizira
b
so povrzuvawe so soodveten peptid za da formiraat
f
prirodna trimerna struktura za
klasa 1 koja se sostoi od alfa veriga od klasa 1, beta mikroglobulin i peptid. Ovoj kompleten molekularen kompleks na krajot se
prenesuva vrz povr{inata na kletkite.
In vitro eksperimentite uka`uvaat deka vo otsustvo na beta mikroglobulinot, alfa verigata od klasa 1 od GTK ne se prika`uva
vrz kleto~nata membrana. Ova e ilustrirano so tumorskite kletki od kleto~nata linija Daudi, koi ne mo`at da sintetiziraat beta
mikroglobulin. Ovie tumorski kletki sozdavaat alfa verigi od GTK klasa 1, no ne gi prika`uvaat vrz membranata. No, ako
kletkite Daudi se transfektiraat so funkcionalen gen koj kodira beta mikroglobulin, molekulite od klasa 1 }e se pojavat vrz
membranata.
6
(slika 8-5 Membransko-distalniot peptid-vrzuva~ki procep na ~ove~ka klasa 2 GTK
molekula, HLA
HLA-DR1
DR1 (sina boja), postavena vrz soodvetnite podra~ja od GTK molekula od
klasa I, HLA-A2 (crvena boja).
GTK molekulite od klasa 2 imaat dve razli~ni glikoproteinski verigi
GTK molekulite od klasa 2 sodr`at dve razli~ni polipeptidni verigi, alfa veriga od 33kDa i beta veriga od 28-kDa, koi se povrzani preku nekovalentni vrski (vidi slika 8-3,
desno). Kako i alfa verigata od klasa 1, GTK molekulite od klasa 2 se glikoproteini vrzani
za membranata koi sodr`at nadvore{ni domeni, transmembranski segment i citoplazmatski
pricvrstuva~ki segment. Sekoja veriga vo molekulata od klasa 2 sodr`i dva nadvore{ni
domeni: alfa1 i alfa2 domeni vo ednata veriga i domeni beta1 i beta2 vo drugata.
M b
Membransko-proksimalnite
domeni alfa1
f 1 i alfa2,
f 2 sli~no kako i membranskob
proksimalnite domeni alfa3/ beta mikroglobulin kaj GTK molekulite od klasa 1, imaat
sli~na sekvenca kako imunoglobulinskoto diplewe. Poradi ovaa pri~ina, GTK molekulite
od klasa 2 isto taka se klasificirani vo imunoglobulinskata superfamilija. Membranskodistalniot del od klasa 2 molekulata e sostaven od alfa1 i beta1 domeni i go formira
procepot vo koj se vrzuvaat peptidite od preraboteniot protivgen.
Rendgenskite kristalografski analizi otkrivaat golema sli~nost pome|u molekulite od
klasa 1 i klasa 2, osobeno vidliva koga molekulite se postaveni edna nad druga (slika 8-5).
Procepot vo HLA-DR1 vo koj se vrzuvaat peptidite, kako i toj kaj molekulite od klasa 1, e
sostaven od dno od protivparaleni beta ni{ki i strani od protivparaleni alfa spirali.
S
Sepak,
molekulata od klasa 2 ne gi sodr`i konzerviranite ostatoci vo moelkulata od klasa
1 koi se vrzuvaat za terminalnite ostatoci na kratkite peptidi, tuku namesto toa formira
otvorena xeb; taka klasa 1 molekulata pove}e nalikuva na `leb, a klasa 2 nalikuva na
vdlabnatina so otvoreni kraevi. Funkcionalnite posledici od ovie razliki vo detalnata
struktura }e gi razgledame podocna.
7
(slika 8-6 [ematsko prika`uvawe na GTK genite od (a) klasa 1 i (b) klasa 2, mRNK
prepisite (transkriptite) i proteinskite molekuli.
molekuli Postoi sovpa|awe pome|u
egzonite i domenite vo genskite produkti; zabele`ete deka mRNK prepisite se
prekroeni za da se ostranat sekvencite od intronite. Sekoj egzon, so isklu~ok na
liderskiot (L) egzon, kodira razli~en domen od GTK molekulata. Liderskiot
peptid e otstranet pri post-translaciskata akcija pred molekulata da se prika`e
vrz povr{inata od kletkata. Genot koj go kodira beta mikroglobulinot se naoa|a
na razli~en hromozom. T = transmembranski, C = citoplazmatski.
Egzon/intron rasporedot na genite za klasa 1 i 2 ja otslikuva nivnata domenska
struktura
Razli~ni egzoni go kodiraat sekoe podra~je od preteinite od klasa 1 i 2 (slika 8-6).
Sekoj od klasa I genite kaj gluvcite i lu|eto ima 5’ liderski egzon koj kodira
kratok signalen peptid po {to sledat pet ili {est egzoni koi ja kodiraat alfa
verigata od klasa 1 molekulite (vidi slika 8-6a). Signalniot peptid slu`i za
olesnuvawe na vmetnuvaweto na alfa verigata vo endoplazmatskiot retikulum po
zavr{uvaweto na presaduvaweto. Slednite tri egzoni gi kodiraat
nadvorkleto~nite domeni alfa1, alfa2 i alfa3, a sledniot egzon go kodira
transmembranskoto (T ) podra~je. Kone~no, dva ili tri 3’ - terminalni egzoni gi
kodiraat citoplazmatskite domeni (C).
(C)
Kako i GTK genite od klasa 1, genite od klasa 2 se organizirani vo serija na egzoni
i introni koi ja otslikuvaat domenskata struktura na alfa i beta verigite (vidi
slika 8-6b). I alfa i beta genite koi gi kodiraat GTK molekulite od klasa 2 kaj
gluvcite i lu|eto imaat liderski egzon, alfa1 i beta1 egzon, alfa2, beta2,
transmembranski egzon i eden ili pove}e citoplazmatski egzoni.
8
Molekulite od klasa 1 i klasa 2 poka`uvaat polimorfizam vo regionot koj
gi vrzuva peptidite
Nekolku stotici razli~ni alelski varijanti na GTK molekulite od klasa 1
i klasa 2 se utvrdeni kaj lu|eto. Sepak, sekoja individua prika`uva samo mal
broj od ovie molekuli - do {est razli~ni molekuli od klasa 1 i do 12
razli~ni molekuli od klasa 2. Sepak, ovoj ograni~en broj na GTK molekuli
mora da mo`e da prika`uva ogromen broj razli~ni protivgeni pepetidi vrz
T kletkite, ovozmo`uvaj}i mu na imuniot sistem specifi~no da reagira kon
{iroka paleta na protivgeni. Spored toa, peptidot koj se vrzuva za
molekuli od klasa 1 i klasa 2 ne poka`uva fina specifi~nost koja e
karakteristi~na za vrzuvaweto na protivgenot za protivtelata i Tkleto~nite receptori. Namesto toa, dadena GTK molekula mo`e da vrze
brojni razli~ni peptidi, a i razli~ni peptidi mo`at da se vrzat za pove}e
razli~ni GTK molekuli.
molekuli Poradi ovaa {iroka specifi~nost,
specifi~nost vrzuvaweto
pome|u peptidot i GTK molekulata ~esto se narekuva üpromiskuitetnoû.
9
(slika 8-7 GTK molekuli od klas a 1 i klasa 2 so vrzani peptidi. (a) Prostoren
model na molekula HLA-A2 od ~ovek (bela boja) so peptid (crvena boja) od HIV
reverzna transkriptaza (aminokiselinski ostatoci od 309-317) vo vrzuva~kiot
procep. Beta mikroglobulinot e prika`an so sina boja. Ostatocite nad peptidot se
od alfa1 domenot, a tie koi se nao|aat pod peptidot se od alfa2. (b) Prostoren
model na HLA-D1 molekula od klasa 2 kaj ~ovek so DRalfa veriga prika`ana so
bela boja i DRbeta veriga prika`ana so sina boja. Peptidot (crvena boja) vo
vrzuva~kata vdlabnatina e od infulenca hemaglutinin (aminokiselinski ostatoci
od 306-318).
Imaj}i gi vo predvid sli~nostite vo strukturata na procepite koi vrzuvaat
peptidi kaj GTK molekulite od klasa 1 i klasa 2, ne e iznenaduva~ki {to tie
prika`uvaat odredeni zaedni~ni osobini povrzani so vrzuvaweto na peptid
(tabela 8-2). I kaj dvata vida na GTK molekuli, peptidnite ligandi se odr`uvaat vo
izdol`ena strukura po celata dol`ina na procepot. Procepot vo koj se vrzuva
peptidot kaj molekulite od klasa 1 e zatvoren od dvete strani, dodeka procepot kaj
molekulite od klasata 2 e otvoren (slika 8-7). Kako rezultat na ovaa razlika,
molekulite od klasa 1 vrzuvaat peptidi koi obi~no sodr`at 8 do 10 amino
kiselini, dodeka otvoreniot procep na klasa 2 molekulite vrzuva za nijansa
pogolemi peptidi,
d , od
d 13 d
do 18 aminokiselini. Dru
Druga r
razlika,, koja
j podolu
d u e
podetelno objasneta, e toa {to vrzuvaweto za klasa 1 bara peptidot da sodr`i
ostatoci od specifi~ni aminokiselini blizu C i N kraevite, vakva specifi~nost
ne e potrebna za vrzuvaweto na peptidite so klasata 2.
Povrzuvaweto na peptidot i GTK molekulata e mnogu stabilno vo fiziolo{ki
uslovi (vrednostite na Kd se dvi`at od ~10-6 do 10-10), taka {to pove}eto od GTK
molekulite prika`ani vrz povr{iinata na kletkata }e bidat povrzani so peptid
od sopstveno ili tu|o poteklo.
10
(slika 8-8 Primeri za prika~uva~ki ostatoci (sina boja) kaj nonamernite peptidi eluirani od dve GTK molekuli od klasa 1. Prika~uva~kite ostatoci koi stapuvaat vo me|udejstvo so
GTK molekulite od klasa 1 naj~esto se hidrofobni amino kiselini.
Me|udejstvo pome|u klasa 1 od GTK i peptidot
GTK molekulite od klasa 1 gi vrzuvaat peptidite i gi pretstavuvaat na KD8 citotoksi~nite T kletki. Vo osnova, ovie peptidi poteknuvaat od endogenite vnatrekleto~ni proteini koi
se razgradeni vo citosolot. Peptidite potoa se transportiraat od cistolot vo cisternite na endoplazmatskiot retikulum, kade stapuvaat vo me|udejstvo so GTK molekulite od klasa 1.
Ovoj proces, koj e poznat kako citosolna ili endogena pateka na prerabotka, e podetalno objasnet ponatamu.
Sekoj tip na GTK molekula od klasa 1 (K, D i L kaj gluvcite ili A, B i C kaj lu|eto) se vrzuza za specifi~na grupa na peptidi. Ponatamu, sekoja alelska varijanta na GTK klasa 1
molekulite (na primer, H-2K i H-2K ) se vrzuza za oddelna grupa na peptidi. Bidej}i edna jadrena kletka prika`uva okolu 10 kopii od sekoja molekula od klasa 1, mnogu razli~ni
peptidi istovremeno }e bidat prika`ani vrz povr{inata od jadrenata kletka od strana na GTK molekulite od klasa 1.
Vo mo{ne zna~ajna studija za vrzuvaweto na peptidite so GTK molekulite, peptidite vrzani so dve alelski varijanti na GTK molekula od klasa 1 bea hemiski oslobodeni i analizirani
so mo}na te~na hromatografija (HPLC). Pome|u peptidnite ligandi koi bea oslobodeni od strana na dvete klasa 1 GTK molekuli bea pronajdeni pove}e od 2000 razli~ni peptidi.
Imaj}i predvid deka na sekoja kletka postojat pribli`no 105 kopii od sekoja alelska varijanata na klasa 1, se procenuva deka sekoj od 2000-te razli~ni peptidi e pretstaven so ~estota
od 100 do 4000 kopii po kletka. Dokazi uka`uvaat na faktot deka duri i eden peptid-GTK kompleks e dovolen za celno prepoznavawe i razgraduvawe na kletkata od strana na
citotoksi~en T limfocit so receptor koj e specifi~en za celnata struktura.
Otkrieno e deka, vrzanite peptidi koi se izolirani od razli~ni klasa 1 molekuli imaat dve osobini koi gi karakteriziraat: imaat od osum do deset amino kiselini vo dol`ina,
naj~esto devet i sodr`at specifi~ni aminokiselinski ostatoci koi se neophodni za vrzuvaweto za odredena GTK molekula. Prou~uvawa na vrzuvaweto poka`aa deka nonamernite
peptidi se vrzuvaat za klasa 1 molekulite so povisok afinitet za razlika od peptidite koi se podolgi ili pokratki, {to uka`uva na faktot deka ovaa dol`ina na peptidot e
najkompatibilna so zatvoreniot procep koj go vrzuva peptidot kaj klasa 1 molekulite. Sposobnosta na sekoja GTK molekula od klasa 1 da vrzuva razli~en spektar na peptidi se dol`i na
prisustvoto na isti ili sli~ni aminokiselinski ostatoci na nekolku odredeni pozicii po dol`inata na peptidite (slika 8-8). Bidej}i ovie aminokiselinski ostatoci go prika~uvaat
peptidot vo vdlabnatinata od GTK molekulata, tie se nare~eni prika~uva~ki ostatoci. Strani~nite verigi od prika~uva~kite ostatoci vo peptidot se komplementarni so
povr{inskite karakteristiki na povrzuva~kiot procep vo GTK molekulata od klasa 1. Aminokiseliniskte ostatoci koi se noa|aat do vrzuva~kite podra~ja se razli~ni pome|u
razli~nite alelski varijanti
j
na klasa 1 molekulite i go odreduvaat identitetot na prika~uva~kite ostatoci koi mo`at da stapat vo kontakt so dadena molekula od klasa 1.
1
Site peptidi koi se vrzuvaat za klasa 1 molekuli ispitani do denes sodr`at karboksilno-terminalen prika~uva~. Ovie prika~uva~i vo osnova se hidrofobni ostatoci (na primer,
leucin, izoleucin), iako se otkrieni i odreden broj naelektrizirani amino kiselini. Pokraj prika~uva~kiot ostatok koj se nao|a na karboksilniot kraj, isto taka u{te eden
prika~uva~ ~esto postoi na vtorata ili na vtorata i tretata pozicija od amino krajot na peptidot (vidi slika 8-8). Vo osnova, sekoj peptid so odgovara~ka dol`ina koj sodr`i isti ili
sli~ni prika~uva~ki ostatoci }e se vrze za istata GTK molekula od klasa 1. Otkrivaweto na konzerviranite prika~uva~ki ostatoci vo peptidite koi se vrzuvaat za razli~ni GTK
molekuli od klasa 1 mo`e da ovozmo`i predviduvawe koi peptidi vo kompleksen protivgen }e se vrzat za odredena GTK molekula, a vrz baza na prisustvoto ili otsustvoto na ovie
motivi.
Redngenskite kristalografski analizi na kompleksite od peptidi i GTK klasa 1 molekuli otkrivaat kako e mo`no stabilno vrzuvawe na procepot od odredena GTK molekula so {irok
spektar na razli~ni peptidi. Prika~uva~kite ostatoci od dvata kraja na peptidot se vkopani vo vrzuva~kiot `leb, pri toa zadr`uvaj}i go peptidot cvrsto na mesto (vidi slika 8-7).
Kako {to be{e ka`ano porano, najdobro se vrzuvaat nonamernite peptidi; glavniot kontakt pome|u GTK molekulata od klasa 1 i peptidite gi vklu~uva ostatokot 2 od amino krajot i
ostatokot 9 od karboksilniot kraj na nonameriniot peptid. Pome|u prika~uva~ite, peptidot se izdignuva od dnoto na procepot vo sredinata (slika 8-9), ovozmo`uvaj}i im na peptidite
koi se malku podolgi ili pokratki da se pozicioniraat. Amino kiselinite koi se oddeluvaat od GTK molekulata se poizlo`eni i podirektno mo`at da stapat vo me|udejstvo so Tkleto~niot receptor.
Me|udejstvo pome|u klasa 2 od GTK i peptidot
GTK molekulite od klasa 2 vrzuvaat peptidi i gi pretstavuvaat na KD4 T kletkite. Kako i molekulite od klasa 1, molekulite od klasa 2 mo`at da vrzat golem broj peptidi. Vo osnova,
ovie peptidi poteknuvaat od egzogenite proteinite (sopstveni ili tu|i), koi se razlo`uvaat preku endocitnata pateka za prerabotuvawe (vidi podolu). Pove}eto od peptidite koi se
povrzani so GTK molekulite od klasa 2 poteknuvaat od sopstvenite proteini vrzani vrz membranata na kletkite ili nadvore{ni proteini koi se goltnati so fagocitoza ili
endocitoza posreduvana so receptor, a potoa preraboteni vo endocitnata pateka, Na primer, peptidite koi poteknuvaat od digestijata na GTK molekulite od klasa 1 vrzani za
membranata
b
~esto se vrzani za GTK molekulite od klasa 2.
2
Peptidite dobieni od kompleksite pome|u GTK molekuli od klasa 2 i peptidi, vo osnova sodr`at od 13 do 18 aminokiselinski ostatoci i se ne{to podolgi od nonamernite peptidi koi
naj~esto se vrzuvaat za molekulite od klasa 1. Procepot koj vrzuva peptidi kaj molekulite od klasa 2 e otvoren na dvata kraja (vidi slika 8-7b), ovozmo`uvaj}i im na podolgite peptidi
da se se smestat vo `lebot, sli~no kako dolg hot dog vo lep~e. Peptidite koi se vrzani za GTK molekulite od klasa 2 zadr`uvaat relativno postojano izdignuvawe na dnoto od
vrzuva~kiot procep, {to e druga karakteristika koja gi razlikuva vrzuvaweto na peptid kaj molekuli od klasa 1 i klasa 2.
Studii za vrzuvaweto na peptidi i podatocite za strukturata na klasa 2 molekulite uka`uvaat deka glavnoto jadro od 13 amino kiselini ja odreduva sposobnosta na peptidot da se vrze
za klasa 2. Podolgi peptidi isto taka mo`e da bidat vrzani vo procepot na molekulite od klasa 2, no vrzuva~kite osobini se odredeni od strana na centralnite 13 ostatoci. Peptidite
koi se vrzuvaat za odredena molekula od klasa 2 ~esto imaat vnatre{ni konzervirani sekvenci, no za razlika od peptidite koi se vrzuvaat za klasa 1, nemaat konzervirani prika~uva~ki
ostatoci. Namesto toa, vodorodnite vrski pome|u r’betot na peptidot i molekulata od klasa 2 se raspredeleni niz celata povrzuva~kata oblast, namesto da se grupirani glavno na
kraevite od povrzuva~koto podra~je kako kaj peptidite koi se vrzuvaat za klasa 1. Peptidite koi se vrzuvaat za GTK molekulite od klasa 2 sodr`at vnatre{na sekvenca od 7 do 10 amino
kiselini koi gi ovozmo`uvaat glavnite kontaktni to~ki. Vo osnova, ovaa sekvenca ima aromati~en ili hidrofoben ostatok na amino krajot i tri dopolnitelni hidrofobni osatoci vo
sredniot del i karboksilno kraj od peptidot. Ponatamu, nad 30% od peptidite eluirani od molekulite od klasa 2 sodr`at proliniski ostatok na pozicija 2 i druga grupa na prolini na
karboksilniot kraj.
11
(slika 8-9 Struktura na peptidite vrzani za GTK molekuli od klasa 1. (a) [ematski prikaz na konformaciskite razliki pome|u
vrzani peptidi so razli~ni dol`ini. Podolgite peptidi se ispaknati vo sredinata, dodeka pokratkite peptidi se poizdol`eni.
Kontaktot so GTK molekulata se ostvaruva preku vodorodni vrski so prika~enite ostatoci 1/2 i 8/9.
8/9 (b) Molekulski model koj se
bazira na kristalnata struktura od protivgenski peptid (sina boja) od influenca virusot i endogen peptid (violetova boja) vrzan
za klasa 1 GTK molekula. Ostatocite se utvrdeni so mal broj koj odgovara na brojot vo delot a. (v) Prikaz na alfa1 i alfa2
domenite od HLA-B27 i vrzan protivgenski peptid baziran vrz rendgenska kristalografska analiza na kokristaliziraniot
kompleks peptid-HLA molekula. Peptidot (violetova boja) se izdignuva od beta ni{kite koi go so~inuvaat podot na procepot i
stapuva vo me|udejstvo so 12 molekuli voda (sferi).
Molekulite od klasa 1 i klasa 2 na GTK prika`uvaat razli~ie vo ramkite na eden vid, a pove}e formi se prika`uvaat kaj edna
individua
GTK molekulite prika`uvaat ogromna {arenolikost vo ramkite na vidovite i kaj poedine~ni individui. Ovaa varijabilnost
nalikuva na raznovidnosta (razli~ie) na protivtelata i T-kleto~nite receptori, no prirodata na raznovidnosta na GTK
molekulite e sepak poinakva. Protivtelata i T-kleto~nite receptori se sozdavaat preku odredeni somatskii procesi, vklu~uvaj}i
gensko preureduvawe i somatski muacii na preuredenite geni (vidi tabela 5-2). Spored toa, sozdavaweto na T i B kleto~nite
receptori e dinami~no i pri toa se menuva vo tek na vremeto kaj sekoja individua. Nasproti toa, GTK molekulite prika`anii kaj
edna individua se fiksirani
f
vo genite i ne se menuvaat vo tek na vremeto. Raznovidnosta
R
na GTK koja
j se nabquduva
b
vo ramkite na
eden vid, proizleguva od genskiot polimorfizam, t.e. postoewe na pove}e alaleli za daden genski lokus kaj odreden vid.
Raznovidnosta na GTK molekulite kaj edna individua pak, ne rezultira samo od postoeweto razli~ni aleli za sekoj gen, tuku isto
taka i od prisustvoto na duplirani geni so sli~ni ili preklopuva~ki funkcii, sli~no kako izotipovite od imunoglobulinite.
Bidej}i se vklu~eni geni so sli~na, ne ne identi~na struktura funkcija (na primer, HLA-A, -B i -C), za GTK se veli deka e
poligenski sistem.
GTK poseduva izvonredno golem broj razli~ni aleli za sekoj lokus i pretstavuva eden od najpolimorfnite genski sistemi poznati
kaj povisokite klasi r’betnici. Ovie aleli se razlikuvaat vo nivnite DNK sekvenci od edno lice do drugo od 5% do 10%. Brojot na
razliki vo aminokiselinite pome|u GTK alelite mo`e da bide zna~itelen, do 20 aminokiselinski ostatoci, {to pridonesuva za
unikatnata struktura na sekoj alel. So analiza na ~ove~kite HLA geni od klasa 1 do 2006 godina se otkrieni , pribli`no 370 aleli
A, 660 aleli B i 190 aleli C. Kaj gluvcite, polimorfizmot e isto taka, ogromen. ^ove~kite geni od klasa 2 se isto taka visoko
polimorfni, a vo odredeni slu~ai, razli~ni lica imaat razli~en broj na geni. Brojot na HLA-DR genite za beta verigata (DBR)
mo`e da variraat od dva do devet kaj razli~ni haplotipovi, a pribli`no 480 aleli od DRB genite se objaveni. Interesno e toa {to,
verigata DRA e mo{ne konzervirana, pri {to za nea se objaveni samo tri razli~ni aleli. Momentnite presmetki za aktuelniot
rf
vo humaniot
u
GTK verojatno
r j
se potceneti
c
bidej}i
d j
najdetalni
jd
podatoci
d
c se ddobieni odd naselenieto so evropsko
r
polimorfizam
poteklo. Faktot deka mnogu ne-evropski populaciski grupi ne mo`at da se tipiziraat so upotreba na postoe~kite serolo{ki
reagensi za tipizirawe na GTK uka`uva deka raznovidnosta na GTK genite {irum svetot e daleku pogolema. Sega koga GTK genite
mo`at direktno da bidat sekvencionirani, se o~ekuva da se otkrijat mnogu novi aleli.
Ovoj enormen polimofirzam doveduva do ogromna raznovidnost na GTK molekulite vo ramkite na vidovite. So primena na pogore
spomnatite brojki za alelskite formi na ~ove~kite HLA-A, -B i -C, mo`e da se presmetae teoretskiot broj na kombinacii koi
mo`at da postojat so mno`ewe na 370 h 660 h 190, davaj}i pove}e od 460 milioni razli~ni haplotpiovi od klasa I koi se mo`ni vo
populacijata. Ako se zemat predvod lokusite od klasa 2, pette geni koi ja kodiraat beta verigata (DRB geni, B1 do B5) imaat 400, 1,
42, 13 i 18 aleli, soodvetno, DKuA1 i B1 pridonesuvaat so 28 do 62 aleli soodvetno i DPB1 pridonesuva so 118 aleli; ova
ovozmo`uva pribli`no 8,0 h 10 razli~ni kombinacii na klasa 2. Bidej}i sekoj haplotip gi sodr`i genite i od klasa 1 i od klasa 2,
mno`eweto na brojkite go dava vkupniot broj koj iznesuva pribli`no 4 h 10 mo`ni kombinacii na alelite od klasa 1 i klasa 2.
12
(slika 8-10 (a) Presmetki za varijabilnosta na sekvencata na amino kiselinite kaj alelskite klasa 1 GTK molekulite kaj lu|eto
nasproti pozicijata na ostatocite. Vo nadvore{nite domeni, pove}eto promenlivi ostatoci se vo membransko-perifernite alfa1
i alfa2 domeni. (b) Lokacijata na polimorfnite aminokiselinski ostatoci (crvena boja) vo alfa1/ alfa2 domenot od klasa 1 GTK
molekulata kajj lu|e.
|
Neuramnote`eno povrzuvawe
Presmetkata vo prethodniot paragraf koja vodi do astronomski procenki na mo`nite HLA haplotipovi pretpostavuva potpolno
slu~ajno kombinirawe na alelite. Poznato e deka realnata raznovidnost e pomala, bidej}i odredeni alelski kombinacii se
pojavuvaat po~esto vo HLA haplotipovite otkolku {to se predviduva so kombiniraweto po slu~aen izbor, sostojba poznata kako
neuramnote`eno povrzuvawe. Na kratko, neurmanote`enoto povrzuvawe pretstavuva razlika pome|u ~estotata koja se nabquduva za
odredena kombinacija na aleli i ~estotata koja se o~ekuva spored frekfenciite na poedine~nite aleli. O~ekuvanata ~estotata na
kombinacijata mo`e da se presmeta so mno`ewe na ~estotite na dvata aleli. Na primer, ako HLA-A1 se pojavuva kaj 16% od
individuite vo populacijata (~estota = 0,16) i HLA-B8 postoi kaj 9% od taa grupa (~estota = 0,09), se o~ekuva deka okolu 1,4% od
grupata }e gi imaat i dvata aleli (0,16 h 0,09 = 0,014). Sepak, podatocite poka`uvaat deka HLA-A1 i HLA-B2 zaedno se sre}avaat kaj
duri 8,8%
8 8% od prou~uvanite individui. Ovaa
O
razlika e merka za neurmanote`enoto povrzuvawe pome|u
| ovie aleli na GTK genite od
klasa 1.
Nekolku objasnuvawa se predlo`eni za da se objasni neurmanote`enoto povrzuvawe. Najprostoto glasi deka premnogu malku
generacii pominale za da se dostigne brojot na vkrstuvawa koj e neophoden za da se postigne ramnote`a pome|u alelite prisutni
kaj osnova~ite na naselenieto. Haplotipovite koi denes se po~esto zastapeni kaj naselenieto gi prika`uvaat kombinaciite na
alelite koi se prisutni kaj osnova~ite. Alternativno, selektivni efekti mo`e da dovele do povisoka za~estenost na odredeni
kombinacii aleli. Na primer, odredeni kombinacii na aleli mo`e da sozdadat otpornost kon odredeni bolesti, predizvikuvaj}i da
bidat selektirani i spored toa da bidat po~esto zastapeni. Od druga strana, haplotipovite koi se poretko zastapeni, mo`e da
predizvikuvaat opasni efekti, kako {to e osetlivnost kon avtoimuni naru{uvawa i da pretrpat negativna selekcija. Treta
teorija e deka vkrstuvawata se po~esti kaj odredeni DNK podra~ja, pa prisustvoto ili otsustvoto na podra~ja podlo`ni na
vkrstuvawe (t.n. `e{ki to~ki) pome|u alelite mo`e da ja diktiraat ~estotata na povrzanosta na alelite. Podatoci za poddr{ka na
ovaa hipoteza se sre}avaat vo prou~uvawata so genetski ~isti soevi gluvci kaj koi bile sozdadeni novi rekombinantni H-2 tipovi.
To~kite na vkrstuvawe kaj novite GTK haplotipovi ne bile raspredelni po celata dol`ina na kompleksot. Namesto toa, istite
podra~ja na vkrstuvawe bile najdeni kaj pove}e od eden rekombinanten haplotip. Ova uka`uva deka postojat `e{ki to~ki za
rekombinacija koi vlijaat vrz neurmanote`enoto povrzuvawe vo populacijata.
Pokraj neurmanote`enoto povrzuvawe, vo ~ove~kiot GTK s#u{te postoi ogromen polimorfizam. Ovoj polimorfizam se sozdava so
rekombinacii, to~kesti mutacii i genski promeni, pri {to site pridonesuvaat za raznovidnosta na GTK genite vo populacijata.
Sporedbata na alelskite sekvenci poka`uva poedine~ni zameni, koi se dokaz za to~kestite mutacii vo genite, isto kako i grupite
na varijacii vo visoko za~uvanite podra~ja, {to uka`uva na faktot deka se slu~ilo preobrazuvawe na genite (vidi poglaje 5).
Visokiot stepen na raznovidnost pome|u GTK lokusite na razli~ni individui vo golem stepen go ote`nuva sovpa|aweto na GTK
tipovite pome|u daritelot i primatelot na odreden organ za uspe{no presaduvawe na organi. Posledicite od ovaa va`na pre~ka za
terapevtskata upotreba na presaduvaweto se objasneti vo poglavje 17.
Funkcionalno zna~ewe na GTK polimorfizmot
Otstapuvaweto pome|u DNK sekvencite na razli~ni GTK aleli vo ramkite na eden vid e dosta visoko, sli~no kolku kako i
otstapkite koi se nabquduvat za genite koi kodiraat odredeni enzimi kaj razli~ni vidovi. Isto taka od interes e deka razlikite
vo sekvencite kaj GTK molekulite ne se raspredeleni slu~ajno po celiot polipeptiden lanec, tuku se grupirani vo kratki
podra~ja, najmnogu vo mebransko-perifernite alfa1 i alfa2 domeni od molekulite od klasa 1 (slika 8-10a). Sli~ni modeli na
raznovidnost se sre}avaat i kaj alfa1 i beta1 domenite od molekulite od klasa 2.
So strukturni sporedbi locirani se polimorfnite ostatoci vo tri-dimenzionalnata struktura na membransko-perifernite
domeni na GTK molekulite od klasa 1 i klasa 2 i alelskite razliki bea povrzani so funkcionalnite razliki (slika 8-10b). Na
primer, od 17 amino kiselini za koi prethodno bilo poka`ano deka prika`uvaat zna~itelen polimorfizam vo molekulata HLAA2, za 15 so rendgenska kristalografska analiza bilo poka`ano deka se nao|aat vo procepot koj gi vrzuva peptidite od ovaa
molekula. Postoeweto na tolku mnogu polimorfni amino kiselini vo vrzuva~koto mesto na preraboteniot protivgen silno
uka`uva na faktot deka alelskite razliki pridonesuvaat za postoe~ite razliki vo sposobnosta na GTK molekulite da stapat vo
13
(slika 8-11 Detalna genomska mapa na GTK kaj gluvcite i lu|eto, vklu~uvaj}i gi genite koi gi kodiraat klasi~nite i neklasi~nite GTK molekuli. GTK
genite od klasa 1 se oboeni vo crvena boja, GTK genite od klasa 2 se oboeni vo sina boja, a genite od GTK klasa 3 se oboeni vo zelena boja. Klasi~nite
klasa 1 geni se ozna~eni so crvena boja,
b j genite od klasa 2 se ozna~eni so sina boja
b j a neklasi~nite GTK geni se ozna~eni so crna boja.
b j Konceptot
K
na
klasi~ni i neklasi~ni ne se odnesuva za klasa 3. Funkciite na odredeni proteini kodirani od strana na neklasi~nite geni od klasa 1 se poznati. Kaj
gluvcite, ima neklasi~ni geni koi se nao|aat ponatamu od Tla koi ne se prika`ani.
Detalna genomska mapa na GTK genite
GTK se zafa}a okolu 2000 kb od DNK na glu{ec i okolu 4000 kb od DNK na ~ovek. Neodamna kompletiranata sekvencata na ~ove~kiot genom, poka`a deka
ova podra~je e gusto popolneto so geni, od koi pove}eto imaat poznati funkcii. Na{ite sega{ni soznanija za genomskata organizacija na GTK genite kaj
gluvcite i lu|eto se prika`ani na slika 8-11.
Podra~jeto od klasa 1 kaj lu|eto zafa}a okolu 2000 kb na telomerniot kraj od HLA kompleksot
Kaj lu|e, GTK regionot od klasa 1 e dolg okolku 2000 kb i sodr`i pribli`no okolu 20 geni. Kaj gluvcite, GTK klasa 1 se sostoi od dve genski podra~ja
razdeleni so klasa 2 i klasa 3 podra~jata . Vo klasa 1 regionot se vklu~eni genite koi kodiraat dobro kategorizirani klasi~ni GTK molekuli od klasa
1, nare~eni HLA-A, HLA-B i HLA-C kaj lu|e i H-2K, H-2D i H-2L kaj gluvcite (genite H-2L se prisutni samo kaj odredeni haplotipovi). Mnogu
neklasi~ni klasa 1 geni, utvrdeni so molekularno mapirawe, se prisutni kaj GTK i na lu|eto i na gluvcite. Kaj gluvcite, neklasi~nite klasa 1 geni se
locirani vo tri podra~ja (H-2Ku, T i M) posle H-2 kompleksot (M ne e prika`an na slika 8-1). Kaj lu|e, neklasi~nite klasa 1 geni gi vklu~uvaat
lokusite HLE-E, HLA-F, HLA-G, HFE, HLA-J i HLA-H, isto kako i neodamna otkrienata familija na geni nare~ena MIC, koja vklu~uva lokusi od
MICA do MICE. Nekoi od neklasi~nite klasa 1 GTK geni se psevdogeni i ne kodiraat proteinski produkt, no drugi, kako {to se HLA-G i HFE,
kodiraat produkti sli~ni na klasata 1 so visoko specijalizirani funkcii. MIC familijata na geni od klasa 1 ima samo 15% do 30% sekvencna
identi~nost so klasi~nite klasa 1, a od niv, MICA se visoko polimorfni. MIC genskite prozivodi se prika`uvaat vo nisko nivo na epitelnite
kletki, a nivnoto prika`uvawe se pottiknuva so toplina ili drugi stimuli koi vlijaat na proteinite na toploten {ok.
Funkciite na neklasi~nite GTK molekuli od klasa 1 ostanuvaat vo golem del nepoznati, iako nekolku studii uka`uvaat deka del od ovie molekuli, kako
i klasi~nite GTK molekuli od klasa I, mo`e da pretstavuvaat peptidi na T kletkite. Interesno e {to molekulata kodirana od lokusot H-2M kaj
glu{ecot se vrzuva za peptid koj poteknuva od podedinicata na dehidrogenazata NADH, enzim koj e kodiran od mitrohondrijalniot genom. Ovoj
konkreten sopstven peptid sodr`i amino-terminalen
amino terminalen formiliran metioninski ostatok.
ostatok Ona {to e interesno vo ovoj naod e deka peptidite koi
poteknuvaat od prokariotskite organizmi ~esto imaat formiliran amino-terminalen metioninski ostatok. Spored toa, ovaa klasa 1 molekula
kodirana od H-2M mo`e da bide unikatno sposobna da pretstavuva peptidi od prokariotskite organizami koi mo`at da rastat intrakleto~no. Eden
takov organizam e Listerija monocitogenes, a molekulite od H-2M prezentiraat peptidi od ovaa bakterija.
GTK genite od klasa 2 se nao|aat na centromerniot kraj od HLA
GTK regionot od klasa 2 gi sodr`i genite koi gi kodiraat alfa i beta verigite na klasi~nite klasa 2 GTK molekuli nare~eni HLA-DR, DP i DKu kaj
lu|eto i H-2IA i IE kaj gluvcite. Molekulskoto mapirawe na GTK klasa 2 otkri pove}e geni za beta verigi vo nekoi podra~ja i kaj gluvcite i kaj
lu|eto, kako i pove}e geni za alfa verigi kaj lu|eto (vidi slika 8-11). Na primer, vo DR regionot kaj lu|eto ima tri ili ~etiri funkcionalni geni za
beta verigi. Vo dadena kletka, site genski produkti za beta verigite mo`at da bidat prika`ani zaedno so genskiot produkt za alfa verigata, pri toa
zgolemuvaj}i go brojot na razli~ni protivgen-prika`uva~ki molekuli vo kletkata. Iako DR regionot kaj lu|eto sodr`i samo eden gen za alfa veriga,
podra~jata DP i DKu sodr`at dva alfa verigi.
Geni koi kodiraat neklasi~ni GTK molekuli od klasa 2 se otkrieni i kaj lu|eto i kaj gluvcite. Kaj gluvcite, nekolku klasa 2 geni (Oalfa, Obeta,
M f i Mbeta)
Malfa
Mb
) kodiraat neklasi~ni GTK molekuli od klasa 2 koi prika`uvaat ograni~en polimorfizam
f
i razli~en model na prika`uvawe od
klasi~nite molekuli od klasa 2 IA i IE. Vo ~ove~koto klasa 2 GTK podra~je, otkrieni se neklasi~ni geni nare~eni DM i DO. DM genite kodiraat
molekula sli~na na klasa 2 (HLA-DM) koi go olesnuvaat prika`uvaweto na protivgenite peptpidi vo GTK molekulite od klasa 2. Utvrdeno e deka DO
molekulite od klasa 2, koi se prika`uvaat samo vo timusot i zrelite B kletki slu`at kako regulatori na prerabotuvaweto na protivgeni od klasa 2
molekulite. Funkciite na HLA-DM i HLA-DO se objasneti ponatamu.
GTK genite od klasa 3 kaj ~ovekot se nao|aat pome|u klasa 1 i klasa 2
Klasa 3 od GTK regionot kaj lu|eto i gluvcite sodr`i heterogena kolekcija od geni (vidi slika 8-11). Ovie geni kodiraat nekolku komplementni
proteini, dve steroidni 21-hidroksilazi, dva proteini na toploten {ok i dva citokini (TNF-alfa i TNF-beta). Nekoi od ovie klasa 3 GTK genski
produkti igraat uloga vo odredeni bolesti. Na primer, mutacii vo genite koi ja kodiraat 21-hidrolazata se povrzani so vrodenata adrenalna
hiperplazija. Interesno e {to, prisustvoto na povrzaniot klasa 3 genski klaster e konzervirana kaj site vidovi so GTK podra~je.
14
(slika 8-12 [ematski prikaz na razli~ni GTK molekuli prika`ani na protivgen-prika`uva~kite kletki na heterozigoten glu{ec od sojot H-2 . Se prika`uvaat GTK genite i od majkata i od tatkoto. Bidej}i klasa 2 molekulite
se heterodimeri, se sozdavaat heterologni molekuli koi sodr`at po edna veriga od majkata i edna veriga od tatkoto. Beta mikroglobulinot od klasa 1 molekulite (rozeva boja) e kodiran od gen na razli~en hromozom i mo`e da
poteknuva od bilo koj roditel
Kleto~no prika`uvawe na GTK molekuli
Vo osnova, klasi~nite GTK molekuli od klasa 1 se prika`ani na skoro site kletki so jadro, no nivoto na prika`uvawe se razlikuva pome|u razli~ni vidovi na kletki. Najvisokite nivo na klasa 1 molekuli se prika`uvaat od
strana na limfocitite, kade so~inuvaat pribli`no 1% od vkupniot broj na proteini vo membranata, ili okolu 5 h 10 molekuli po kletka. Nasproti toa, fibroblastite, muskulnite kletki, hepatocitite od crniot drob i
nevralnite kletki prika`uvaat mnogu niski nivoa na GTK molekuli od klasa 1. Niskoto nivo na GTK molekuli na kletkite od crniot drob mo`e da pridonese za zna~itelen uspeh pri presaduvawe na crn drob i namaluvawe na
verojatnosta za otfrlawe na kalemot od strana na T na primatelot. Se ~ini deka nekolku vidovi na kletki (na pr. neuroni, spermalni kletki vo odredeni stadiumi od razvjot) imaat kompleten nedostatok na GTK molekuli od
klasa 1.
Kako {to be{e izneseno prethodno, bilo koja GTK molekula mo`e da vrze mnogu razli~ni peptidi. Bidej}i GTK molekulite se prika`uvaat kodominantno, heterozigotnite individui vo nivnite kletki prika`uvaat genski
proizvodi kodirani od dvata alela vo sekoj GTK lokus. Na primer, glu{ec od F generacijata prika`uva K, D i L od sekoj roditel ({est razli~ni GTK molekuli od klasa 1) vo sekoja od negovite jadreni kletki (slika 8-12). Sli~na
situacija postoi i kaj lu|eto, t.e. heterozigotna individua prika`uva A, B i C aleli od sekoj roditel ({est razli~ni GTK molekuli od klasa 1) vrz membranata od sekoja jadrena kletka. Prika`uvaweto na tolku mnogu GTK
molekuli od klasa 1 $ ovozmo`uva ne sekoja kletka da prika`e golem broj peptidi vo vrzuva~kite procepi na GTK molekulite.
Kaj normalnite, zdravi kletki, molekulite od klasa 1 prika`uvaat sopstveni peptidi koi poteknuvaat od normalniot metabolizam na sopstvenite proteini. Kaj kletkite koi se zarazeni so virus, }e bidat prika`ani virusni
peptidi kako i sopstveni peptidi. Treba da se zamisli deka edna kletka koja e inficirana od virus na nejzinata membrana ima razli~ni molekuli od klasa 1, pri {to sekoja molekula prika`uva razli~na grupa na virusni peptidi.
Poradi poedine~nite alelski razliki vo peptid-vrzuva~kite procepi vo GTK molekulite od klasa 1, razli~ni individui od eden vid }e imaat sposobnost da se vrzat za razli~ni grupi na virusni peptidi.
Za razlika od GTK molekulite od klasa 1, molekulite od klasa 2 konstitutivno se prika`uvaat samo na protivgen-prika`uva~kite kletki, glavno makrofagi, zreli steblesti kletki i B kletki; timusnite epitelni kletki i
nekoi drugi vidovi na kletki mo`at da bidat pottiknati da prika`uvaat molekuli od klasa 2 i da funkcioniraat kako protivgen-prika`uva~ki kletki vo odredeni okolnosti i pri stimulacija so odredeni citokini. Pome|u
razli~nite vidovi kletki koi prika`uvaat GTK molekuli od klasa 2, zabele`ani se zna~ajni razliki vo prika`uvaweto. Vo nekoi slu~ai, prika`uvaweto na klasa 2 molekulite zavisi od stadiumot na kleto~no diferencirawe.
Na primer, molekulite od klasa 2 ne se sretnuvaat kaj pre-B kletkite, dodeka konstitutivno se prika`uvaat vrz membranata na zrelite B kletki. Sli~no na toa, monocitite i makrofagite prika`uvaat samo nisko nivo na klasa 2
molekuli dodeka ne se aktiviraat preku intrakcija
j so protivgen, po {to nivoto na prika`uvawe zna~itelno se zgolemuva.
Bidej}i sekoja klasi~na GTK molekula od klasa 2 e sostavena od dve razli~ni polipeptidni verigi, kodirani od razli~ni lokusi, heterozigotnata individua ne prika`uva samo molekuli od klasa 2 od roditelite, tuku isto taka i
molekuli koi sodr`at alfa i beta verigi od razli~ni hromozomi. Ne postoi genetsko ograni~uvawe za parovite na alfa i beta verigi koi mo`at zaedno da se prika`at. Na primer, H-2 glu{ecot prika`uva molekuli od klasa 2
IA i IE ; sli~no na toa, H-2 glu{ecot prika`uva molekuli od klasa II IA i IE . Potomstvoto vo F1 generacijata koja poteknuva od vkrstuvawe na gluvci so ovie dva haplotipovi prika`uva ~etiri vidovi roditelski
molekuli od klasa 2 i ~etiri molekuli koi sodr`at alfa veriga od edniot roditel i beta veriga od drugiot roditel (kako {to e prika`ano na slika 8-12). Bidej}i GTK kaj lu|eto sodr`i tri klasi~ni molekuli od klasa 2 (DP,
DKu i DR), hetrozigotnata individua prika`uva {est roditelski molekuli od klasa 2 i {est molekuli koi sodr`at kombinacii na alfa i beta verigi od sekoj roditel. Brojot na razli~ni klasa 2 molekuli prika`ani od strana
na individuata ponatamu se zgolemuva so prisustvoto na pove}e geni za beta verigata kaj gluvcite i lu|eto i pove}e geni za alfa verigata kaj lu|eto. Raznovidnosta sozdadena so ovie mehanizmi, logi~no, go zgolemuva brojot na
razli~ni protivgeni peptidi koi mo`at da bidat prezentirani i spored toa e pridobivka za organizmot.
Regulacija na prika`uvaweto na GTK
Istra`uvawata za regulatornite mehaznimi koi go kontroliraat razli~noto prika`uvawe na GTK genite kaj razli~ni vidovi na kletki s#u{te se vo rana faza, no od niv e nau~eno dosta. Sega{nata dostapnost na kompletnata
genomska mapa od GTK se o~ekuva vo golem stepen da go zabrza utvrduvaweto i ispituvaweto na kodira~kite i regulatornite sekvenci i da dovede do novi nasoki vo istra`uvawata za toa kako e kontroliran ovoj sistem.
GTK genite od klasa 1 i od klasa 2 se grani~at so pottiknuva~ki sekvenci na 5’ krajot, koi se vrzuvaat za prepi{uva~ki faktori koi se specifi~ni za odredena DNK sekvenca. Pottiknuva~kite motivi i prepi{uva~kite faktori
koi se vrzuvaat za ovie motivi se identifikuvani za golem broj na GTK geni. Regulacijata na prepi{uvaweto na GTK se ostvaruva so pozitivni i negativni elementi. Na primer, otkrieno e deka prepi{uva~kiot aktivator na
klasa 2 od GTK nare~en CIITA i drug prepi{uva~ki faktor nare~en RFIks se vrzuvaat za isto pottiknuva~ko podra~je na genite od klasa 2 od GTK. Defekti vo ovie prepi{uva~ki faktori predizvikuvaat t.n. sindrom na goli
limfociti (vidi klini~ki fokus na strana 213). Pacientite so ova naru{uvawe imaat nedostatok na GTK molekuli od klasa 2 na nivnite kletki i kako rezultat na toa stradaaat od te`ok imunonedostatok poradi centralnata
uloga na GTK molekulite od klasa 2 vo zreeweto i aktiviraweto na T kletkite.
Prika`uvaweto na GTK molekulite isto taka e regulirano od strana na razli~ni citokini. Poka`ano e deka interferonite (alfa, beta i gama) i tumor-nekrozniot faktor go zgolemuvaat prika`uvaweto na GTK molekulite od
klasa 1. Na primer, interferonot gama(IFN-gama) pottiknuva sozdavawe na specifi~en prepi{uva~ki faktor koj se vrzuva za pottiknuva~kata sekvenca koja se grani~i so GTK genite od klasa 1. Vrzuvaweto na ovoj
prepi{uva~ki faktor
f
za pottiknuva~kata sekvenca go kontrolira zgolemuvaweto na prepi{uavweto na genite koi gi kodiraat alfa
f verigata od klasa 1,
1 beta
b 2-mikroglobulinot
b
i drugi proteini koi se vklu~eni vo
prika`uvaweto i prerabotuvaweto na protivgeni. Isto taka e poka`ano deka IFN-gama go pottiknuva prika`uvaweto na prepi{uva~kiot aktivator na klasa 2 (CIITA), so {to indirektno go zgolemuva prika`uvaweto na GTK
molekulite od klasa 2 vo razni kletki, vklu~uvaj}i gi i kletkite koi ne prezentiraat protivgen (na primer, keratinocitite od ko`ata, crevnite epitelni kletki, vaskularniot endotel, placentalnite kletki i pankreati~nite
beta kletki). Drugi citokini vlijaat vrz prika`uvaweto na GTK samo kaj odredni vidovi na kletki; na primer, IL-4 go zgolemuva prika`uvaweto na molekulite od klasa 2 vrz miruva~kite B kletki. Prika`uvaweto na
molekulite od klasa 2 od strana na B kletkite se namaluva od strana na IFN-gama; kortikosteroidite i prostalgandinite isto taka go namaluvaat prika`uvaweto na GTK molekulite od klasa 2.
Prika`uvaweto na GTK vrz povr{inata od kletkite se namalena pri infekcija so nekoi virusi, vklu~uvaj}i human citomegalovirus (CMV), virus na hepatitis B (HBV) i adenovirus 12 (Ad12). Vo nekoi slu~ai, namalenoto
prika`uvawe na GTK molekulite od klasa 1 se javuva kako rezultat na namalenoto nivo na komponenti potrebni za transportirawe na peptidite ili sklopuvawe na GTK klasa 1 molekulata, a ne e rezultat na namalenoto
prepi{uvawe. Na primer, pri infekcijata so citomegalovirus, virusniot protein se vrzuva za beta -mikroglobulinot, spre~uvaj}i go sklopuvaweto na GTK molekulite od klasa 1 i nivnoto transportirawe do plazmatskata
membrana. Infekcija so adenovirusot 12 predizvikuva naglasen pad na prepi{uvaweto na genite za transporterite (TAP1 i TAP2). Kako {to e objasneto podolu, genskite prozivodi TAP igraat zna~ajna uloga vo transportot na
peptidite od citoplazmata do rapaviot endoplazmatski retikulum. Blokiraweto na prika`uvaweto na TAP genite go popre~uva transportot na peptidite; kako rezultat na toa, GTK molekulite od klasa 1 ne mo`at da se sklopat
so beta -mikroglobulinot ili da se transportiraat do kleto~nata membrana. Namalenoto prika`uvawe na GTK molekulite od klasa 1, nezavisno preku koj mehanizam e postignato, verojatno im pomaga na virusite da go izbegnat
imunot odgovor so namaluvawe na verojatnosta virusno-zarazenite kletki da prika`at kompleksi GTK-virusni peptidi i so toa da stanat celni kletki za uni{tuvawe posreduvano od Tc. Klini~kiot fokus na strana 213 objasnuva
kako nedostatoot na TAP e impliciran vo sindromot na goli limfociti.
15
(slika 8-13 Gepard-`enka so dva skoro celosno porasnati gepardi. Polimorfizmot vo GTK genite na gepardot e dosta ograni~en, verojatno poradi
tesnoto grlo vo pareweto koe se slu~ilo vo ne tolku dale~no minato. Se pretpostavuva deka site gepardi koi `iveat denes se potomci na mala grupa vo
koja
j se slu~uvalo
u u
pareweto.
r
referenca
r
f r c strana
r
206))
GTK i osetlivost na bolest
Odredeni HLA aleli se pojavuvaat vo dosta povisoka frekvencija kaj lu|e koi stradaat od odredena bolest otkolku vo op{tata populacija. Bolestite
povrzani od odredeni GTK aleli vklu~uvaat avtoimuni zaboluvawa, odredeni virusni bolesti, naru{uvawa na komplementniot sistem, odredeni
nevrolo{ki bolesti i nekolku razli~ni alergii. Povrzanosta pome|u HLA alelot i dadena bolest mo`e da se izmeri so odreduvawe na frekvencijata na
HLA alelot kaj lica zasegnati so bolesta i potoa so sporeduvawe ovie podatoci so frekvencijata na istiot alel kaj op{tata populacija. Vakvata
sporedba ovozmo`uva presmetuvawe na relativen rizik (RR).
Vrednost “1” za relativniot rizik zna~i deka HLA alelot e prika`an so istata frekvencija kaj pacientite i kaj op{tata populacija, {to uka`uva na
faktot deka alelot ne nosi zgolemen rizik za bolesta. Vrednost na relativniot rizik zna~itelno nad 1, uka`uva na povrzanost pome|u HLA alelot i
bolesta. Na primer, licata so alelot HLA-B27 imaat 90 pati pogolem rizik (relativen rizik od 90) da razvijat avtoimuna bolest ankilozira~ki
spondilitis, vospalitelna bolest na ‘rbetnite zglobovi koja se karakterizira so o{tetuvawe na r’skavicata, otkolku individui koi go nemaat ovoj
HLA-B alel. Drugi povrzanosti so bolesti so zna~aen relativen rizik se HLA-DR2 i narkolepsija (RR 130) i nasledna hemohromatoza i haplotip A3/B14
so RR 90.
Postoeweto na povrzanost pome|u GTK alel i bolest ne treba da se tolkuva ednostavno deka prika`uvaweto na odreden alel ja predizvikuva bolesta vrskata pome|u GTK alelite i razvojot
j na bolest e slo`ena. Na primer, vo slu~ajot
j so ankilozira~kiot spondilitis se pretpostavuva deka poradi
tesnata povrzanost na genite za TNF-alfa i TNF-beta so HLA-B lokusot, ovie citokini mo`e da se vklu~eni vo o{tetuvaweto na ‘rskavicata.
Povrzanosta na hemohromatozata i A3/B14 verojatno se dol`i na mutacii vo HFE, koj e povrzan so ovie geni od klasa 1. HFE kodira membranski
protein so uloga vo metabolizmot na `elezoto; negovoto otsustvo ili naru{ena funkcija predizvikuva natrupuvawe na pregolemo koli~estvo `elezo vo
kletkite, {to e osnovnata karakteristika na hemohromatozata.
Koga povrzanosta pome|u GTK alelite i bolesta e slaba, {to se otslikuva so nizok relativniot rizik, verojatno e deka pove}e geni vlijaat vrz
osetlivosta, pri {to GTK e samo eden od niv. Genskoto poteklo na nekolku avtoimuni bolesti, kako {to e multipnata skleroza (povrzana so DR2, so RR
5) i revmatoiden artritis (povrzan so DR4, RR 10) e temelno prou~uvano. Deka ovie zaboluvawa ne podle`at na prosto Mendeleevo nasleduvawe na GTK
alelite mo`e da se vidi kaj idneti~ni bliznaci: i dvata bliznaci go nasleduvaat istiot GTK faktor na rizik, no toa vooop{to ne zna~i deka i dvata }e
ja dobijat bolesta. Ovoj naod uka`uva deka brojni genski faktori i faktori od okolinata imaat uloga vo razvojot na zaboluvawe, osobeno avtoimuno
zaboluvawe, pri {to GTK igraat zana~ajna no ne i ekskluzivna uloga. Dopolnitelna pote{kotija pri povrzuvaweto na odreden GTK alel so bolest
pretstavuva genskoto neuramnote`eno povrzuvawe, koe {to prethodno be{e objasneto. Faktot {to nekoi od GTK alelite od klasa 1 se vo
neuramnote`eno povrzuvawe so GTK alelite od klasa 2 go pravi nivniot pridones za osetlivosta kon nekoja bolest ponaglasen otkolku {to navistina e.
Na primer, ako DR4 pridonesuva za rizik od zaboluvawe i ako toj se pojavuva ~esto vo kombinacija so A3 poradi neuramnote`eno povrzuvawe, toga{
nepravilno }e se poka`e deka A3 e povrzan so bolesta. Podobrenite tehniki za gensko mapirawe ovozmo`uvaat podetalno analizirawe na
povrzanostapome|u GTK i razli~ni bolesti i procenuvawe na pridonesot od drugi lokusi.
Ponudeni se dosta hipotezi za objasnuvawe na ulogata na GTK vo osetlivosta kon bolesti. Kako {to e navedeno prethodno, alelskite razliki mo`at da
dovedat do razliki vo imunolo{kata reaktivnost zaradi razlikite vo sposobnosta da se pretstavi preraboten protivgen ili pak sposobnosta na T
kletkite da prepoznaat pretstaven protivgen. Alelskite formi na GTK genite isto taka mo`e da kodiraat molekuli koi se prepoznati kako receptori
od strana na virusi ili bakteriski toksini. Kako {to }e bide objasneto vo poglavje 15, pri genetskata analiza na bolesta, mora da se zeme predvid
mo`nosta deka geni od razli~ni lokusi mo`e da bidat vklu~eni i deka mo`e da bidat potrebni slo`eni me|udejstva pome|u niv za bolesta da se
pottikne.
Nekoi dokazi uka`uvaat deka namaluvawe na GTK polimorfizmot kaj eden vid mo`e da go predisponira toj vid na infektivni bolesti. Gepardot i
odredeni drugi divi ma~ki, kako panterot od Florida, za koi e potvrdeno deka se mo{ne osetlivi na virusni bolesti, imaat prili~no ograni~en GTK
polimorfizam. Se pretpostavuva deka dene{nata populacija na gepardi (Slika 8-13), poteknuva od ograni~en genski pul, {to predizvikalo namaluvawe
na raznovidnosta na GTK. Zgolemenata osetlivost na gepardite kon razli~ni virusni bolesti mo`e da se objasni so namaluvaweto na brojot na razli~ni
GTK molekuli prisutni vo ramkite na vidot kako celina i soodvetno ograni~uvawe na spektarot na preraboteni protivgeni so koi ovie GTK molekuli
mo`at da stapat vo me|udejstvo. Spored toa, visokoto nivo na GTK polimorfizam koe se zabel`uva kaj razli~ni vidovi mo`e da ovozmo`i prednost so
postoeweto na {iroka paleta na GTK molekuli koi pretstavuvaat protivgeni. Iako nekoi poedinci vo vidot verojatno nema da mo`at da razvijat imun
odgovor kon nekoj daden patogen i poradi toa }e bidat osetlivi na infekcija so toj patogen, izvonredniot polimorfizam obezbeduva barem nekoi
~lenovi od vidot da mo`at da odgovorat i }e bidat otporni kon nego. Na ovoj na~in, raznovidnosta na GTK se ~ini gi {titi vidovite od {iroka paleta
na infektivni bolesti.
16
(slika 8-14 Eksperimentalen dokaz na spregnuvawe na Tpo kletkite so sopstveniot GTK. Kletki od
peritonealen
r
eksudat
ud
odd vidot
d
2,, vidot
d
13 ili ((2 h 13)) F zamorci
rc se inkubirani
u r
vo plasti~ni
Petrievi sadovi, ovozmo`uvaj}i zbogatuvawe so makrofagi, kletki koi imaat sposobnost za
adherencija. Potoa peritonealnite makrofagi se inkuibirani so protivgen. Ovie makrofagi koi
bile vo kontakt so protivgen üprotivgen-pulsiraniû se inkubirani in vitro so T kletki od vidot 2,
vidot 13 ili (2 h 13) F zamorci i e napravena procenka na proliferacijata na T kletkite.
Rezultatite uka`uvaat deka Tpo kletki mo`at da se razmno`uvaat samo kako odgovor na protivgen koj
e pretstaven od strana na makrofagite koi gi delat zaedni~ki GTK aleli.
GTK i imunolo{kata reaktivnost
Prvi~nite prou~uvawa od strana na Banakeraf vo koi zamorcite bile imunizirani so prosti
sinteti~ki protivgeni bea prvite koi poka`aa deka sposobnosta na `ivotnite da vospostavat imun
odgovor merliv preku sozdavaweto na serumski protivtela,
odgovor,
protivtela e odredena spored GTK haplotipot.
haplotipot
Podocne`nite eksperimenti od strana na H. MekDevit, M. Sela i nivnite kolegi vklu~uvaa upotreba
na kongeni~ni i rekombinantni kongeni~ni vidovi od gluvci za mapirawe na kontrolata na
imunolo{kata reakivnost vo GTK genite od klasa 2. Vo ranite eksperimenti, genite odgovorni za
ovoj fenotip bea nare~eni Ir ili geni za imuna reaktivnost; so zadr`uvawe na po~etnoto I,
produktite od klasa 2 kaj gluvci se nare~eni IA i IE. Denes e poznato deka zavisnosta na
imunolo{kata reaktivnost od GTK klasa 2 ja otslikuva centralnata uloga na klasa 2 GTK molekulite
vo prika`uvaweto protivgen na Tpo kletki.
Dve hipotezi se predlo`eni za objasnuvawe na varijabilnosta na imunolo{kata reaktivnost koja se
sretnuva kaj razli~ni haplotipovi. Spored modelot za izbirawe na odrednica, razli~nite klasa 2
GTK molekuli se razlikuvaat po nivnata sposobnost da vrzat preraboten protivgen. Spored
alternativniot model praznini
praznini-vo-repertoarot,
vo repertoarot, T kletkite koi imaat receptori {to prepoznavaat
tu|i protivgeni koi se sli~ni na sopstvenite protivgeni mo`e da bidat eliminirani pri zreeweto vo
timusot. Bidej}i T-kleto~niot odgovor na protivgen vklu~uva trimolekularen kompleks sostaven od
T-kleto~niot receptor, protivgeniot peptid i GTK molekula (detalno objasneto vo poglavje 9), dvata
modeli mo`e da se to~ni. Toa zna~i, otsustvo na GTK molekula koja mo`e da se vrze i pretstavi na
daden peptid, ili otsustvoto na T kleto~en receptor koj mo`e da prepoznae daden kompleks peptidGTK molekula, mo`e da vodi do otsustvo na imunolo{ka reaktivnost i so toa se objasnuva povrzanosta
pome|u GTK haplotipovite i imunolo{kata reaktivnost kon egzogeni protivgeni.
17
(slika 8-15 Klasi~niot eksperiment na Doerti i Cinkernagel so koj poka`aa deka prepoznavaweto na
protivgenot od strana na Tct kletki e spregnato so GTK. Gluvcite H-2 bea izlo`eni na limfociten
horiomeningitis virus (LCM) za da gi pottiknat citotoksi~nite T limfociti
f
(CTL) specifi~ni
f
za virusot.
Potoa, kletki od slezinata od ovoj glu{ec izlo`en na LCM bile dodadeni na celni kletki so razli~ni H-2
haplotipovi koi vnatrekleto~no bile obele`ani so Cr (crni to~ki) i kletki koi ili bile zarazeni so LCM
virusot ili ne bile zarazeni. Ubivaweto na celnite kletki od CTL, izmereno preku osloboduvawe na Cr vo
supernatanot, nastanalo samo ako celnite kletki bile zarazeni so LCM i go imale istiot GTK haplotip kako i
CTL.
Spregnatost na T kletkite i sopstveniot GTK
Vo 70-tite godini od dvaesettiot vek bea izvr{eni serija eksperimenti za podetalno istra`uvawe na odnosot
pome|u GTK i imunot odgovor. Ovie istra`uvawa potvrdija deka i KD4 i KD8 T kletkite mo`at da prepoznaat
protivgen samo koga toj e pretstaven od strana na sopstvena GTK molekula, ograni~uvawe koe e nare~eno
spregnato prepoznavawe so sopstveni GTK molekuli. A. Rozental i E. [eva~ poka`aa deka protivgen-specifi~na
proliferacija
f
j na Tpo
T kletkite se javuva
j
samo kako odgovor na protivgen kojj e pretstaven od strana na makrofagi
f
so istiot GTK haplotip kako i T kletkite. Vo nivniot eksperimentalen sistem, makrofagite od zamorci od soj 2
prvi~no bile inkubirani so protivgen. Po prerabotuvaweto na protivgenot od strana na üprotivgenpulsiraniteû makrofagi i po negovoto prika`uvawe vrz nivnata povr{ina, tie bile izme{ani so T kletki od
istiot soj (soj 2), razli~en soj (soj 13) ili F generacija (2 h 13) i bila merena T-kleto~nata proliferacija kako
odgovor kon üprotivgen-pulsiraniteû makrofagi.
Rezultatite od ovie eksperimenti, prika`ani na slika 8-14, poka`aa deka protivgen-pulsiranite makrofagi od
soj 2 gi aktivirale T kletkite od soj 2 i F , no ne i T kletkite od sojot 13. Sli~no na toa, protivgen-pulsiranite
makrofagi od soj 13 gi aktivirale T kletkite na soj 13 i F , no ne i T kletkite od sojot 2. Spored toa,
kongeni~nite i rekombiniranite kongeni~ni vidovi na gluvci, koi me|u sebe se razlikuvaat samo vo selektirani
podra~ja na H-2 kompleksot, bea koristeni kako izvor na makrofagi i T kletki. Ovie eksperimenti potvrdile
deka KD4 Tpo kletka se aktivira i mo`e da proliferira samo vo prisustvo na protivgen-pulsirani makrofagi
koi imaat isti klasa 2 GTK molekuli.
u
Od
d tuka,
u , prepoznavaweto
r
protivgen
r
od
d KD4
D Tpo kletki e spregnato
r
so klasa
2 od GTK .
Vo 1974 godina Cinkernagel i Doerti ja prika`ale spregnatosta na KD8 T kletkite so GTK. Vo nivnite
eksperimenti, gluvci bile imunizirani so limfociten horiomeningitis virus (LCM). Nekolku dena podocna,
kletki od slezenata na `ivotnoto, koi vklu~uvaa Tct kletki specifi~ni za virusot, bile izolirani i inkubirani
so LCM-zarazeni celni kletki so ist ili razli~en haplotip (slika 8-15). Tie otkrile deka Tct kletki gi ubile
samo singeni~nite virusno-zarazeni celni kletki. Podocne`nite studii so kongeni~ni i rekombinirani
kongeni~ni soevi poka`ale deka Tct kletki i virusno-zarazenite celni kletki mora da imaat zaedni~ki
molekuli do klasa 1 kodirani od podra~jata K i D od GTK. Spored toa, prepoznavaweto na protivgenite od stran
na KD8 Tct kletki e spregnato so GTK od klasa 1. Vo 1996 godina, Doerti i Cinkernagel ja dobile Nobelovata
nagrada za nivniot golem pridones vo razbiraweto na ulogata na GTK vo kleto~no-posreduvaniot imunitet.
18
(slika 8-16 Eksperimentalen prikaz deka prerabotuvaweto protivgen e neophodno za aktivirwe Tpo kletkite. (a) Koga protivgen-prika`uva~kite
kletki (PPK) se fiksirani pred izlo`uvawe na protivgenot, ne mo`at da gi gi aktiviraat Tpo kletkite. (b) Nasproti toa, PPK fiksirani najmalku 1
~as po izlo`uvaweto
u
na protivgen
r
mo`at dda gi aktviraat
r
Tpo kletkite. ((Ovaa uuprostena
r
slika ne poka`uva
u kostimulatorni
u
r molekuli
u koi se potrebni
r
za aktivirawe na T kletkite). (v) Koga PPK se fiksirani pred izlo`uvawe na protivgen i inkubirani so peptidite od digestiraniot protivgen
(namesto nativen protivgen), isto taka mo`at da gi aktiviraat Tpo kletkite. Aktiviraweto na Tpo kletkite e odredeno so merewe na specifi~niot
odgovor na Tpo kletkite (na primer, la~ewe na citokinite).
PPK strana 209)
Uloga na protivgen-prika`uva~kite kletki
U{te vo 1959 godina, imunolozite bile soo~eni so podatocite koi uka`uvale deka T i B kletkite prepoznavaat protivgeni preku razli~ni mehanizmi.
Dogmata vo toa vreme, koja opstojuvala do 80-tite godini od dvaesettiot vek, bila deka kletkite od imuniot sistem go prepoznavaat celiot protein vo
negovata prirodna konformacija. Sepak, eksperimentite na P. G. H Gel i Benakeraf poka`ale deka, dodeka i primarniot protivtelen odgovor i
kleto~no-posreduvaniot odgovor bile pottiknati od protein vo negovata prirodna konformacija, sekundaren protivtelen odgovor (posreduvan od B
kletkite) mo`e da bide pottiknat samo od strana na prirodniot protein, dodeka vtori~niot kleto~no-posreduvan odgovor mo`e da bide pottiknat ili
od prirodniot ili od denaturiraniot protein. Na ovie naodi se gledalo kako na interesna enigma, no nejzinite implikacii vrz prika`uvaweto na
protivgeni bile celosno preskoknati se do ranite 80-ti godini od dvaesettiot vek.
Prerabotuvawe na protivgenot e neophodno za prepoznavawe od strana na T kletkite
Rezultatite dobieni od K. Cigler i E.R. Unani bile pome|u onie koi se protivre~ele na dogmata koja preovladuva, deka prepoznavaweto na protivgen od
strana na B i T kletkite vo osnova e sli~no. Ovie istra`uva~i uvidele deka aktivirawweto na Tpo kletki so bakteriski proteinski protivgen bilo
spre~eno so tretirawe na protivgen-prika`uva~ki kletki so paraformaldehidot pred izlo`uvaweto na protivgen. Sepak, ako na protivgenprika`uva~kite kletki prvo vnesele protivgen, a po 1 do 3 ~asa od vnesuvaweto bile tretirani so paraformaldehid, povtorno nastanuvalo aktivirawe
na Tpo kletki (slika 8-16a, b). Vo intervalot od 1 do 3 ~asa, protivgen-prika`uva~kite kletki go prerabotile protivgenot i go prika`ale vrz
membranata vo forma koja mo`e da gi aktivira T kletkite.
Podocne`nite eksperimenti od strana na R. P. [imonkevi~ poka`ale deka internalizacijata i prerabotuvaweto mo`at da se zaobikolat ako
protivgen-prika`uva~kite kletki se izlo`at na peptidni digestirani protivgeni namesto na nativni protivgeni (slika 8-16v). Vo ovie eksperimenti,
protivgen-prika`uva~kite kletki bile tretirani so glutaraldehid (ovaa hemikalija, sli~no kako i paraformaldehidot, ja fiksira kletkata, so {to ja
pravi metabolno neaktivna) a potoa bile inkubirani so nativen ovalbumin ili so ovalbumin koj bil podlo`en na delumna enzimatska digestija.
Digestiraniot jajcev albumin mo`el da stapi vo me|udejstvo so protivgen-prika`uva~kite kletki fiksirani so gluteraldehid, pri toa aktiviraj}i gi
Tct kletki specifi~ni za ovalbuminot, dodeka nativniot jacev albumin ne mo`el da go napravi toa. Ovie rezultati uka`uvaat na faktot deka
prerabotuvaweto na protivgenot vklu~uva digestija na proteinot vo peptidi koi se prepoznati od Tct kletki specifi~ni za jacev albumin.
Vo skoro isto vreme, nekolku istra`uva~i, vklu~uvaj}i gi V. @erard, A. Taunsend i nivnite kolegi, zapo~nale da gi utvrduvaat proteinite od
influenca
f u
virusot
ru
koi bile prepoznati
r
od strana
r
na Tct kletki. Nasproti
r
nivnite o~ekuvawa,
u
otkrile
r
deka vnatre{nite
r
proteini
r
od virusot,
ru
kako
{to se polimerazata i nukleokapsidnite proteini, ~esto bile prepoznati podobro od strana na Tct kletkite otkolku poizlo`enite proteini vrz
obvivkata. Pokraj toa, studiite na Taunsend otkrija deka Tct kletki prepoznavaat kratki linearni peptidni sekvenci od infulenca proteinot.
Vsu{nost, koga nezarazeni celni kletki bile inkubirani in vitro so sinteti~ki peptidi koi odgovaraat na sekvencite od vnatre{nite influenca
proteini, ovie kletki mo`ele da bidat prepoznati od strana na Tct kletki i posledovatelno da bidat uni{teni isto kako i celnite kletki koi bile
zarazeni so influenca virus. Ovie naodi, zaedno so naodite pretstaveni na slika 8-16, uka`uvaat deka prerabotuvaweto na protivgenot e matabolen
proces vo koj se digestiraat proteinite vo peptidi, koi potoa mo`at da bidat prika`ani vrz kleto~nata membrana zaedno so GTK molekulata od klasa 1
ili klasa 2.
19
Pove}eto kletki mo`at da pretstavat protivgen so GTK klasa 1, prika`uvaweto so GTK klasa 2 e ograni~eno kaj
PPK
Bidej}i site kletki prika`uvaat GTK molekuli ili od klasa 1 ili od klasa 2 koi mo`at da gi pretstavat na T
kletkite, ako govorime bukvalno gledaj}i, site tie mo`at da bidat nare~eni protivgen-prika`uva~ki kletki.
Sepak, dogovorno, kletkite koi prika`uvaat peptidi povrzani so GTK molekulite od klasa 1 na KD8 Tct kletki
se nare~eni celni kletki; kletkite koi pretstavuvaat peptidi povrzani so GTK molekulite od klasa 2 na KD4
Tpo kletkite se nare~eni protivgen-prika`uva~ki kletki (PPK). Ovaa dogovornna osnova e prisutna na sekade
niz tekstot. Treba da se napomene deka vo nekoi slu~ai PPK isto taka pretstavuvaat protivgeni vo kontekst na
GTK molekulite od klasa 1.
Pove}e razli~ni kletki mo`at da funkcioniraat kako protivgen-prika`uva~ki kletki. Nivni osnovni
karakteristiki {to gi razlikuvaat od ostanatite kletki pretstavuva nivnata sposobnost za prika`uvawe na GTK
molekuli od klasa 2 i dostavuvaweto na kostimulatoren signal. Tri vida na kletki se klasificirani kako
profesionalni protivgen-prika`uva~ki kletki: steblesti kletki, makrofagi i B limfociti. Tie se razlikuvaat
edni od drugi po nivnite mehanizmi za konsumirawe protivgen, dali tie konstitutivno prika`uvaat GTK
molekuli od klasa 2 i vo nivnata kostimulatorna aktivnost:
Steblestite kletki se najefikasni od protivgen-prika`uva~kite kletki. Bidej}i ovie kletki konstitutivno
prika`uvaat visoko nivo na GTK molekuli od klasa 2 i imaat kostimulatorna aktivnost, tie mo`at da aktiviraat
naivni Tpo kletki.
Makrofagite mora da bidat aktivirani so fagocitoza na odredeni protivgeni pred da prika`at GTK molekuli od
klasa 2 ili kostimulatorni membranski molekuli kako {to e B7.
B kletkite konstitutivno prika`uvaat GTK molekuli od klasa 2, no mora da bidat aktivirani pred da prika`at
kostimulatorni molekuli.
Nekolku drugi vidovi kletki, klasificirani kako neprofesionalni protivgen-prika`uva~ki kletki, mo`at da
bidat pottiknati da prka`uvaat GTK molekuli od klasa 2 ili kostimulatoren signal (tabela 8-3). Mnogu od ovie
kletki u~estvuvaat vo prika`uvaweto na protivgeni samo za kratok period pri postoe~ki vospalitelen odgovor.
Bidej}i skoro site jadreni kletki prika`uvat GTK molekuli od klasa 1, skoro sekoja jadrena kletka mo`e da bide
celna kletka koja pretstavuva endogeni protivgeni na Tct kletkite. Naj~esto, celnite kletki se kletki koi se
zarazeni so virus ili drug vnatrekleto~en mikroogranizam. Sepak, promenetite sopstveni kletki kako {to se
kletkite od rak, ostareni kletki od teloto ili alogeni~nite kletki od kalem mo`at da poslu`at kako celni
kletki.
20
(slika 8-17 Pregled na citosolnite i endocitnite pateki za prerabotuvawe protivgen. Proteazomniot kompleks sodr`i enzimi
koi gi razgraduvaat peptidnite vrski, pretvoraj}i gi proteinite vo peptidi. Protivgenite peptidi koi nastanuvaat so
razgraduvaweto vo proteazomot i peptidite od endocitnite oddeli se povrzuvaat so GTK molekulite od klasa 1 i klasa 2,
2 a potoa
kompleksite GTK-peptid se prenesuvaat do kleto~nata membrana. TAP (transporter povrzan so prerabotkata na protivgenot) gi
transportira peptidite do endoplazmatskiot retikulum. Treba da se naglasi deka pove}eto peptidi vo kletkata ne pominuvaat vo
nitu edna od ovie pateki tuku celosno se razgraduvaat do aminokiselini.
Dokazi za razli~noto prerabotuvawe na protivgeni i prika`uva~ki pateki
Imunot sistem koristi razli~ni pateki za otstranuvawe na vnatrekleto~nite i nadvorkleto~nite protivgeni. Po pravilo,
vnatrekleto~nite protivgeni (onie koi se sozdavaat vo kletkata) se prerabotuvaat vo citosolnata pateka i se pretstaveni vrz
membranata so GTK molekuli od klasa 1, a nadvorkleto~nite protivgeni (onie koi poteknuvaat od endocitoza) se prerabotuvaat vo
endocitnata pateka i se prestaveni vrz membranata so GTK molekulite od klasa 2 (slika 8-17).
Eksperimenti izvr{eni od strana na L. A. Morison i T.J. Bra~ale ovozmo`ija odli~en prikaz deka protivgenite peptidi
pretstaveni od strana na GTK molekulite od klasa 1 i klasa 2 proizleguvaat od razli~ni pateki na prerabotuvawe. So upotreba na
klon na T kletki koi prepoznavale protivgen od influenca virus povrzan so klasa 1 molekula od GTK i drug klon na T kletki koi
r
istiot protivgen
r
povrzan
r
so GTK molekulite
u
odd klasa 2,, tie gi ddefinirale
f
r
osnovnite pricnipi
r c
za ddvete pateki:
go prepoznavale
Prika`uvaweto so klasa 1 bara sinteza na virusen protein, {to bilo poka`ano so neophodnosta celnata kletka da bide
inficirana od `iv virus i so popre~uvaweto na pretstavuvawe so klasa 1 koga bil primenet inhibitor na proteinskata sinteza
(emetin).
Prika`uvaweto so klasa 2 nastanuva bilo so `iv virus ili so virus nesposoben za replicikacija, inhibitorite na proteinskata
sinteza nemaat vlijanie, uka`uvaj}i na faktot deka sinteza na nov protein ne e neophoden uslov za prika`uvawe so klasa 2.
Prika`uvaweto na klasa 2, no ne i na klasa 1, e popre~eno so tretirawe na kletkite so agens (hlorokin) koj go blokira
endocitnoto prerabotuvawe vo kletkata.
Ovie rezultati se vo prilog na postoewe razlika pome|u prerabotuvaweto na egzogenite i endogenite protivgeni, vklu~uvaj}i ja i
zna~ajnata, no ne i absolutna povrzanost na egzogenite protivgeni so GTK molekulite od klasa 2 i engogenite protivgeni so GTK
molekulite od klasa 1. Za povrzuvawe na virusen protivgen so GTK molekulite od klasa 1 neophodno e razmno`uvawe na virusot od
influenca i sinteza na virusnite proteini vo celnite kletki; za povrzuvawe so klasa 2,
2 toa ne e neophodno.
neophodno Ovie naodi uka`aa
deka peptidite pretstaveni od strana na GTK molekulite od klasa 1 i klasa 2 minuvaat niz oddelni vnatrekleto~ni oddeli; GTK
molekulite od klasa 1 stapuvaat vo me|udejstvo so peptidi koi proizleguvaat od citosolnoto razgraduvawe na endogeno
sintetizirani proteini, a klasa 2 molekulite, so peptidi koi proizleguvaat od endocitnoto razgraduvawe na egzogeni protivgeni.
Vo prodol`enie detalno se objasneti ovie dve pateki.
21
(slika 8-18 Citosolen proteoliti~en sistem za razgraduvawe na vnatrekleto~ni proteini (a) Razgraduvaweto na pogre{no
zdiplenite proteini i defektnite ribozomni produkti nastanuva vo centralniot kanal na proteazomot, kade se sozdavaat razli~ni
peptidi Proteazomot 20S e golema cilindri~na ~estica ~ii podedinici go kataliziraat razgraduvaweto na peptidnite vrski.
peptidi.
vrski (b)
Neo{tetenite proteini koi treba da se razgradat se kovalentno povrzani so mal protein nare~en ubikvitin. Vo procesot na
ubikvitinizacija, koj bara ATF, enzimskiot kompleks povrzuva nekolku molekuli ubikvitin so epsilon amino grupata od
lizinskiot ostatokot blizu amino krajot na proteinot. Ubikvitiniranite proteini se predodredeni da se degradiraat od strana na
proteazomot 26S, koj se sostoi od proteazomot 20S i regulatornata komponenta 19S koja mo`e da se prika~i i na dvata kraja od
edinicata 20S.
Endogeni protivgeni: citosolna pateka
Kaj eukariotskiite kletki, nivoata na proteinite vnimatelno se regulirani. Sekoj protein e podlo`en na postojan obrt i se
razlo`uva so stapka koja se izrazuva vo odnos na vremeto na negoviot polu`ivot. Odredeni proteini (na primer, transkripciskite
faktori, ciklini i klu~nite metabolni enzimi) imaat mnogu kratok polu`ivot. Denaturirarnite, pogre{no zdiplenite ili
abnormalnite proteini isto taka se razgraduvaat brzo. Defektnite ribozomni produkti, ili DRiP se polipeptidi koi se
sintetiziraat so nedostatoci i so~inuvaat golem del od produktite koi brzo se razlo`uvaat. Prose~niot polu`uvot za kleto~nite
proteini e okolu 2 dena, no mnogu od niv se razlo`uvaat vo period od 10 minuti. Posledica na stabilniot metabolizam na
normalnite i defektnite
f
proteini e slevawe na produktite od razgraduvaweto vo kletkata. Pogolemiot
P
del od niv }e
} se razgradat
do nivnite sostavni aminokiselini, no nekoi opstojuvaat vo citsolot ako peptidi, pa imuniot sistem gi prerabotuva i gi
pretstavuva vrz povr{inata na kletkata vo kombinacija so GTK molekula od klasa 1. Patekata po koja endogenite peptidi se
razlo`uvaat za prika`uvawe so GTK molekulite od klasa 1 koristi mehanizmi koi se sli~ni na mehanizmite vklu~eni vo
normalniot metabolizam na vnatrekleto~nite proeteini, no ostanuva nejasno kako se selektiraat odredeni peptidi.
Peptidite za prika`uvawe se sozdavaat so proteazni kompleksi nare~eni proteasomi
Vnatrekleto~nite proteini se razgraduvaat vo kratki peptidi od strana na citosolniot proteoliti~en sistem se prisutni kaj site
kletki, nare~en proteazom (slika 8-18a). Golemiot (20S) proteazom e sostaven od 14 podedinici podredeni vo struktura od
simeti~ni prsteni vo vid na bure. Nekoi, no ne site od podedinicite, imaat proteazna aktivnost. Navleguvaweto vo proteazomot
nastanuva niz tesni kanali na dvata kraja.
Golem del od proteinite koi se nameneti za proteoliza imaat mal protein, nare~en ubikvitin, koj e prika~en za niv (slika 8-18b).
Kompleksite protein-ubikvitin mo`at da se razgradat so multifunkcionalen proteazen kompleks koj e sostaven od proteazom 20S
na koj se dodava regulatornata komponenta 19S. Proteazomot koj se sozdava na vakov na~in 26S, gi razgraduva peptidnite vrski
preku proces koj e zavisen od ATF (slika 8-18b). Se veruva deka razgraduvaweto na kompleksite ubikvitin-protein nastanuva vo
sredi{niot prostor od proteazomot.
Eksperimentalnite dokazi uka`uvaat deka imunolo{kiot sistem ja koristi ovaa op{ta pateka za razgraduvawe proteini za da
sozdade mali peptidi za prika`uvawe vo GTK molekulite od klasa 1. Pokraj standardnite proteazomi 20S koi se prisutni vo
kletkite, u{te eden razli~en proteazom so ista golemina e prisuten vo kletkite so imunolo{ka aktivnost. Ovoj imunoproteazom,
koj mo`e da bide pottiknat od inetefereon-gama ili TNF alfa, se sretnuva kaj virusno zarazenite kletki, {to uka`uva na uloga
vo prerabotuvaweto na virusnite proteini za prika`uvawe so GTK klasa 1. Imunoproteazomot prerabotuva pobrzo od obi~nite
proteazomi, verojatno bidej}i zgolemenoto nivo na razgraduvawe na proteini vo negovo prisustvo mo`e da ima posledici poopasni
od signaliziraweto na virusno zarazenite kletki. Mo`no e avtoimunitetot da poteknuva od zgolemenoto prerabotuvawe
vnatre{ni proteini vo kletkite so visoko nivo na imunoproteazomi.
22
(slika 8-19 TAP (transporter povrzan so prerabotkata na protivgen). (a) [ematski prikaz na TAP, heterodimer prika~en za
membranata od rapaviot endoplazmatski ritikulum (RER). Dvete verigi se kodirani od TAP1 i TAP2. Citosolniot domen vo sekoja
podedinica na TAP sodr`i ATF vrzuva~ko mesto,
mesto a transportot na peptidite zavisi od hidrolizata na ATF.
ATF (b) Vo citosolot,
citosolot
povrzuvaweto na LMP2, LMP7 i LMP10 (crnite sferi) so proteazomot ja menuva negovata kataliti~ka specifi~nost za da se
favorizira sozdavaweto peptidi koi mo`at da se vrzat za GTK molekuli od klasa 1. Ovie peptidi se prenesuvaat od strana na TAP
vo lumenot na RER, kade, preku proces posreduvan od nekolku drugi proteini, }e se povrzat so GTK molekulite od klasa 1.
Peptidite se transportiraat od citosolot vo rapaviot endoplazmen ritikulum
Detali za ulogata koja transportot na peptidite, dostavuavweto na peptidite za MHC molekulata, ja igra pri cistoli~nata pateka
za prerabotuvawe doa|aat od prou~uvawata na kletkite so defekti pri pretstavuavweto na peptidot od strana na MHC molekuli
od klasa I. Detali za ulogata koja ja ima transportot na peptidite i nivnoto dostavuvawe do GTK molekulata preku citosolnata
pateka za prerabotuvawe doa|aat od prou~uvawata na kleto~ni linii so defekti vo prika`uvaweto peptid od strana na GTK
molekulite od klasa 1. Edna takva mutirana kleto~na linija, nare~ena RMA-S, prika`uva okolu 5% od normalnoto nivo na GTK
molekuli od klasa 1 vrz nejzinite membrani. Iako RMA-S kletkite sintetiziraat normalni nivoa na alfa verigi od klasa 1 i beta
r
u
, samo mal broj
r j klasa 1 molekuli
u se pojavuvaat
j u
vrz
r membranata.
r
Objasnenie
j
za ovaa mutacija
u c j vo kletkite RMA-S
-mikroglobulin,
bilo otkritieto na Taunsend i negovite kolegi deka so ühraneweû na ovie kletki so peptidi se normaliziralo nivoto na GTK
molekuli od klasa 1 koi se prika`ani vrz membranata. Ovie istra`uva~i poka`ale deka peptidite mo`e da se potrebni za
stabilizirawe na me|udejstvoto pome|u alfa verigata od klasa 1 i beta mikroglobulinot. Sposobnosta za normalizirawe na
prika`uvaweto na GTK molekulite od klasa 1 vrz membranata preku hranewe na kletkite so prethodno digestirani peptidi
uka`ala na faktot deka kletkite RMA-S mo`ebi imaat defekt vo transportiraweto na peptidite.
Sledni eksperimenti poka`ale deka defektot kaj kletkite RMA-S nastanuva kaj protein koj gi transportira peptidite od
citoplazmata vo RER, kade {to molekulite od klasa 1 se sintetiziraat. Koga RMA-S kletkite bile transfektirani so
funkcionalen gen koj go kodira transportniot protein, kletkite vrz nivnata povr{ina zapo~nuvale da prika`uvaat molekuli od
klasa 1. Transportniot protein, nare~en TAP (za transporter povrzan so prerabotkata na protivgen), pretstavuva heterodimer
rasporeden vo membranata, koj se sostoi od od dva proteini: TAP1 i TAP2 (slika 8-19a). Pokraj nivnite pove}e transmembranski
segmenti, proteinite i TAP1 i TAP2 imaat domen koj navleguva vo lumenot na RER i domen koj navlguva vo citosolot, a ima i
ATT- vrzuva~ko mesto. TAP1 i TAP2 pripa|aat na semejstvo kasetni, ATF- vrzuva~ki proteini, koi se sretnuvaat vo membranite
na mnogu kletki, vklu~uvaj}i bakterii; ovie proteini posreduvaat vo ATF-zavisniot transport na aminokiselini, {e}eri, joni i
peptidi.
P
Peptidite
sozdadeni vo citosolot od strana na proteazomot se prenesuvaat od TAP vo RER so proces za kojj e neophodna hidroliza
na ATF (slika 8-19b). TAP ima afinitet za peptidite koi sodr`at od osum do 16 aminokiselini. Optiimalnata dol`ina na
peptidot za vrzuvawe vo GTK od klasa 1 e pribli`no devet amino kiselini, a ovaa dol`ina se postignuva so skratuvawe na
peptidite so aminopeptidazi prisutni vo ER, kako {to ERAP. Ponatamu, se ~ini deka TAP favorizira peptidi so hidrofobni
ili bazni aminokiselini na karboksilniot kraj, preferiranite prika~uva~ki ostatoci za GTK molekulite od klasa 1. Spored ova,
TAP e optimiziran za transportirawe na peptidi koi stapuvaat vo me|udejstvo so GTK molekuli od klasa 1.
Genite TAP1 i TAP2 se nao|aat vo GTK regionot od klasa 2, blisku do genite LMP2 i LMP7 (vidi slika 8-11) i razli~ni alelski
formi na ovie geni postojat vo populaciite. Nedosatok na TAP mo`e da dovede do sindrom koj ima aspekti i na imunonedostatok i
na avotimunitet (vidi klini~ki fokus).
23
(slika 8-20 Sklopuvawe i stabilizrawe na molekulite od klasa 1 na GTK. Vo membranata na RER, novosintetiziranata alfa veriga od klasa 1 se povrzuva so kalneksin, molekulski pridru`nik, dodeka beta mikroglobulinot
b
se vrzuva za alfa
f verigata. Posledovatelnoto
P
vrzuvawe za beta
b
-mikroglobulin
b
go osloboduva
b
kalneksinot i ovozmo`uva vrzuvawe za pridru`nikot kalretikulin i tapasin, koj e povrzan so peptidniot
transporter TAP. Ova povrzuvawe pottiknuva vrzuvawe za protivgeniot peptid, koj go stabilizira kompleksot
klasa 1 molekula-peptid, ovozmo`uvaj}i go negovoto osloboduvawe od RER.
Sklopuvawe na peptidite i klasa 1 od GTK, potpomognato od pridr`ni~kite molekuli
Kako i drugite proteini, alfa verigata i beta -mikroglobulin od GTK molekulata od klasa 1 se sintetiziraat vo
polizomite od rapaviot endoplazmatski retikulum. Sklopuvaweto na ovie delovi vo stabilen klasa 1 GTK
molekulski kompleks koj mo`e da go napu{ti RER bara prisustvo na peptid vo vzruva~kiot procepod molekulata
klasa 1. Procesot na sklopuvawe vklu~uva nekolku ~ekori i u~estvo na molekulski pridru`nici, koi go
olesnuvaat dipleweto na polipeptidite. Prviot molekulski pridru`nik koj e vklu~en vo sklopuvaweto na GTK
od klasa 1 e kalneksin, membranski protein od endoplazmatskiot retikulum. Kalneksinot se povrzuva so
slobodnata alfa veriga od klasa 1 i go pottiknuva nejzinoto diplewe. Koga beta -mikroglobulinot se vrzuva so
alfa verigata, kalneksinot se osloboduva, a molekulata od klasa 1 se povrzuva so pridru`nicite kalretikulin i
so tapasin. Tapasinot (protein povrzan so TAP) go dobli`uva transporterot TAP do molekulata od klasa 1 i mu
ovozmo`uva povrzuvawe na protivgeniot peptid (slika 8-20). Tapasinot mo`e da postoi vo pove}emerna forma od
najmnogu ~etiri molekuli, no ovde zaradi poednostavuvawe e prika`an kako monomer. Drug protein so enzimska
aktivnost, ERp57, formira dislufidna vrska so tapasinot i se povrzuva nekovalentno so kalretikulinot za da go
stabilizra nivnoto me|udejstvo i da ovozmo`i osloboduvawe na alfa verigata i beta -mikroglobulinot od GTK po
vrzuvaweto na peptidot. TAP proteinot (vidi slika 8-19b) pottiknuva zarobuvawe na peptidot od strana na
molekulata od klasa 1 pred peptidite da bidat izlo`eni kon sodr`inata od lumenot na RER.
Egzoproteazite vo ER }e dejstvuvaat vrz peptidite koi ne se vrzani so GTK molekulite od klasa 1. Edna ER
aminopeptidaza, ERAP1, koja prethodno be{e spomenata, gi otstranuva ostatocite od amino krajot na peptidite
za da postigne optimalna golemina za nivno vrzuvawe.
vrzuvawe ERAP1 ima mal afinitet za peptidi koi se pokratki od
osum amino kiselini. Druga ER aminopeptidaza, ERAP2, mo`e da razlo`i peptidi so kakva bilo dol`ina, taka
{to gi otstranuva site peptidi koi se prekratki za optimalno vrzuvavawe so GTK molekula od klasa 1.
Aktivnosta na ERAP na slobodnite peptidi koi ne se vrzani za molekulite od klasa 1 vo ER ovozmo`uva vo ovoj
oddel da bidat otstraneti peptidite koi ne se soodvteni za vrzuvawe so klasa 1. Kako posledica na produktivnoto
vrzuvawe na peptidite, molekulata od klasa 1 prik`uva zgolemena stabilnost i mo`e da se oddeli od kompleksot
so kalretikulin, tapasin i ERp57; napu{tawe na RER; prodol`uvawe do povr{inata na kletkata preku Golxiev
kompleks.
24
(slika 8-21 Sozdavawe protivgeni peptidi vo endocitnata pateka za prerabotka. Internaliziraniot nadvore{en
protivgen se dvi`i niz nekolku oddeli so kisela sredina, kade se razgraduva na peptidi koi na krajot se
povrzuvaat so GTK molekulite od klasa 2 i se transportiraat vo meur~iwata od Golxiev-iot
G
kompleks.
Prika`anata kletka e B kletka, koja internalizirala protivgen preku endocitoza posreduvana od receptor, a
protivteloto vrzano vrz membranata funkcionira kako receptor specifi~en za protivgen.
Egzogeni protivgeni: Endocitna pateka
Protivgen-prika`uva~kite kletki mo`at da internaliziraat protivgen preku fagocitoza, endocitoza ili i
dvete. Makrofagite i steblestite kletki internaliziraat protivgeni preku dvata procesi, dodeka pove}eto drugi
PPK ne se fagocitni ili slabo fagocitiraat i zatoa internaliziraat nadvore{ni protivgeni samo preku
endocitoza (endocitoza posreduvana od receptor ili pinocitoza). Na primer, B kletkite, mnogu efektivno
internaliziraat protivgen preku endocitoza posreduvana od receptor pri {to membranskoto protivtelo koe e
specifi~no za protivgen go koristat kako receptor.
Peptidite se sozdavaat od internaliziranite molekuli vo endocitnite meur~iwa
[tom protivgenot e internaliziran, toj se razlo`uva na peptidi vo oddelite na endocitnata pateka za
prerabotuvawe. Kako {to e prika`ano so eksperimentot na slika 8-16, na internaliziraniot protivgen mu se
potrebni od 1 do 3 ~asa da pomine niz endocitnata pateka i da se pojavi vrz povr{inata od kletkata vo forma na
kompleks peptid-GTK od klasa 2. Endocitnata pateka vklu~uva tri oddeli so raste~ka kiselost na sredinata: rani
endozomi (pH 6,0-6,5), docni endozomi ili endolizozomi (pH 5,0-6,0) i lizozomi (pH 4,5-5,0). Internaliziraniot
protivgen se dvi`i od ranite do docnite endozomi i na krajot do lizozomite, kade se sretnuva so hidroliti~ki
enzimi i ponizok pH vo sekoj sleden oddel (slika 8-21). Na primer, lizozomite sodr`at edinstvena kolekcija na
pove}e od 40 hidrolazi zavisni od kiselost, vklu~uvaj}i proteazi, nukleazi, glikozidazi, lipazi, fosfolipazi i
fosfatazi. Vo oddelite od endocitnata pateka, protivgenot se razlo`uva na oligopeptidi od okolu 13 do 18
ostatoci, koi se vrzuvaat za GTK molekulite od klasa 2 i na toj na~in se za{titeni od ponatamo{na proteoliza.
Bidej}i hidroliti~kite enzimi se optimalno aktivni vo kisela sredina (nizok pH), prerabotuvaweto na
protivgenot mo`e da bide popre~eno od hemiski agensi koi go zgolemuvaat pH na oddelite (na primer, hlorikin)
kako i so proteazni inhibitori (na primer, leupeptin).
Mehanizmot preku koj internaliziraniot protivgen se dvi`i od eden endociten oddel vo drug e celosno
rasvetlen. Se pretpostavuva deka ranite endozomi od periferijata se dvi`at kon napred za da stanat docni
endozomi i na krajot lizozomi. Alternativno, mali transportni meur~iwa mo`e da gi nosat protivgenite od eden
oddel vo drug. Kone~no, endocitnite oddeli, ili delovi od niv, se vra}aat do periferijata na kletkata, kade se
spojuvaat so plazmatskata membrana. Na ovoj na~in, se recikliraat povr{inskite receptori.
25
(slika 8-22 (a) Sklopuvawe na GTK molekulite od klasa 2. Vo rapaviot endoplazmatski retikulum, novo
sintetiziranata GTK molekula od klasa 2 se vrzuva za nemenlivata veriga. Vrzanata veriga spre~uva predvremeno
vrzuvawe na peptidi za molekulata od klasa 2 i pomaga vo naso~uvaweto na kompleksot do endocitnite oddeli koi
sodr`at peptidi koi poteknuvaat od egzogenite protivgeni. Po digestijata na nemenlivata veriga ostanuva
KLIP, mal fragment koj ostanuva vo vrzuva~kata vdlabnatina na GTK molekulata od klasa 2. HLA-DM,
neklasi~na GTK molekula od klasa 2 koja e prika`ana vo endozomalnite oddeli, posreduva pri razmenata na
protivgenite peptidi za KLIP. Neklasi~nata molekula od klasa 2 HLA-DO mo`e da dejstvuva kako negativen
regulator na prerabotuvaweto na protivgeni od klasa 2 so vrzuvawe za HLA-DM i spre~uvawe na negovata uloga vo
oddeluvaweto na KLIP od molekulite od klasa 2. (b) Sporedbata na tridimenzionalnite strukturi koi ja
poka`uvaat vrzuva~kata vdlabnatina na HLA molekulite od klasa 2 (alfa1 i beta1) koi sodr`at razli~ni
protivgeni peptidi ili KLIP. Crvenite linii go poka`uvaat kompleksot od DR4 so peptidot kolagen 2, `oltite
linii se DR1 zaedno so peptidot influenca hemaglutinin, a sinite linii se DR3 povrzan so KLIP. (N go ozna~uva
amino krajot, a C karboksilniot kraj na peptidite). Ne se zabele`uvaat golemi razliki vo strukturata na
molekulite od klasa 2 ili vo konformacijata na vrzanite peptidi. Sporedbata poka`uva deka KLIP se vrzuva za
molekula od klasa 2 na na~in koj e identi~en so na~inot na koj se vrzuvaat protivgenite peptidi.
Nemenlivata veriga go vodi transportot na GTK molekulite od klasa 2 do endocitnite meur~iwa
Imaj}i predvid deka protivgen-prika`uva~kite kletki prika`uvaat GTK molekuli i od klasa 1 i od klasa 2, mora
da postoi nekoj mehanizam koj gi spre~uva GTK molekulite od klasa 2 da se vrzat za istata grupa na protivgeni
peptidi kako i molekulite od klasa 1. Koga GTK molekulite od klasa 2 se sintetiziraat vo RER, tri para na alfabeta verigi od klasa 2 se povrzuvaat so prethodno sklopen trimer na protein nare~en nemenliva veriga (Li,
KD74). Ovoj trimeren protein stapuva vo me|udejstvo so procepot koj vrzuva peptidi vo molekulite od klasa 2,
spre~uvaj}i gi taka endogeno sozdadenite peptidi da se vrzat za procepot dodeka molekulite od klasa 2 se vo RER
(slika 8-22a). Nemenlivata veriga isto taka e vklu~ena vo dipleweto na alfa i beta verigite od klasa 2, nivnoto
izleguvawe od RER i ponatamo{noto patuvawe na molekulite od klasa 2 po endocitnata pateka za prerabotuvawe
odd trans-Golxievata
r
x
mre`a.
r
Ulogata na nepromenlivata veriga vo naso~uvaweto na molekulite od klasa 2 e prika`ana na eksperimenti so
transfekcija na kletki koi imaaat nedostatok na geni koi gi kodiraat GTK molekulite od klasa 2 i nemenlivata
veriga. So imunofluorescentno obele`uvawe na takvite kletki transfektirani samo so GTK geni za klasa 2, se
otkrivaat molekuli od klasa 2 lokalizirani vo Golxieviot kompleks. Od druga strana, kaj kletkite koi bile
transfektirani so GTK genite od klasa 2 i genot za nemenlivata veriga, molekulite od klasa 2 bile lokalizirani
vo citoplazmatskite vezikularni strukturi od endocitnata pateka. Nemenlivata veriga vo nejzinata
citoplazmatska opa{ka sodr`i mesta koi davaat signali za rasporeduvawe i vlijaat na transportot na klasa 2 od
GTK kompleksot od trans-Golxievata mre`a kon endocitnite oddeli.
26
(slika 8-23 Za endogenite (zelena boja) i egzogenite (crvena boja) protivgeni se upotrebuvaat oddelni pateki za prika`uvawe protivgen. Na~inot za
vlez na protivgenot vo kletkite i oblasta za prerabotuvawe protivgenot odreduva dali protivgenite peptidi se povrzuvaat so GTK molekulite od klasa
1 vo r
rapaviot endoplazmi~en
d
retikulum
r
u u ili so molekulite
u
odd klasa 2 vo endocitnite
d c
oddeli.
dd
Peptidite se sklopuvaat so GTK molekulite od klasa 2 preku razmestuvawe na KLIP
Neodamne{ni eksperimenti uka`uvaat deka pove}eto najgolem del od kompleksite pome|u GTK od klasa 2 i nemenlivata veriga se transportiraat od
RER, kade {to se formiraat, niz Golxieviot kompleks i trans-Golxievata mre`a, a potoa niz endocitnata pateka, dvi`ej}i se od ranite endozomi do
docnite endozomi i najposle do lizozomite. Kako {to se zgolemuva proteoliti~kata aktivnost vo sekoj sleden oddel, nemenlivata veriga postepeno se
razlo`uva. Sepak, mal fragment od nemenlivata veriga, nare~en KLIP (peptid od nemenlivata veriga povrzan so klasa 2) ostanuva vrzan za
molekulata od klasa 2 po razgraduvaweto na nemenlivata veriga vo endozomalniot oddel. KLIP fizi~ki ja popolnuva peptid-vrzuva~kata vdlabnatina
vo molekula od klasa 2, verojatno spre~uvaj}i na toj na~in kakvo bilo predvremeno vrzuvawe na protivgeni peptidi (vidi slika 8-22a).
Neklasi~nata GTK molekula od klasa 2 nare~ena HLA-DM e potrebna za katalizirawe na razmenata na KLIP so protivgenite peptidi (vidi slika 822a). Kako i drugi GTK molekuli od klasa 2, HLA-DM e heterodimer izgraden od alfa i beta verigi. Sepak, za razlika od drugite molekuli od klasa 2,
HLA-DM ne e polimorfen i ne se prika`uva vrz membranata od kletkata, tuku prvenstveno se sretnuva vo endozomalniot oddel. DMalfa i DMbeta
genite se nao|aat blizu do genite TAP i LMP vo GTK na lu|eto, a DM se prika`uva vo kletkite koi prika`uvaat klasi~ni klasa 2 molekuli.
Reakcijata pome|u HLA-DM i KLIP od klasa 2, kompleksot koj ja olesnuva razmenata na KLIP za drug peptid, vo prisustvo na HLA-DO e oslabena,
bidej}i toj se vrzuva za HLA-DM i ja namaluva efikasnosta na razmenata. HLA-DO, kako i HLA-DM, e neklasi~na i nepolimorfna molekula od klasa 2
koja isto taka se sretnuva vo GTK na drugite vidovi. HLA-DO se razlikuva od HLA-DM po toa {to se prika`uva samo vrz B klektkite i vo timusot i za
razlika od drugite molekuli od klasa 2,
2 nejzinoto prika`uvawe ne e pottiknato od strana na IFN-gama.
IFN gama Dopolnitelna razlika e toa {to genite koi gi
kodiraat alfa i beta verigite na HLA-DO ne se sosedni vo GTK, kako site ostanati parovi na alfa i beta geni od klasa 2 (vidi slika 8-11).
Izolirani se molekuli HLA-DR, povrzani so KLIP od kleto~na linija koja ne prika`uva HLA-DM i poradi toa ima defektno prerabotuvaweto na
protivgeni. So sporeduvawe na strukturata na HLA-DR3-KLIP so druga DR molekula vrzana za protivgeniot peptid otkriva deka KLIP se vrzuva za
klasa 2 na istiot stabilen na~in kako i protivgeniot peptid (slika 8-22b). Otkritieto na ova stabilno soedinenie vo kletkata so defekten HLA-DM go
poddr`uva tvrdeweto deka HLA-DM e potreben za razmena na KLIP.
Iako e jasno deka HLA-DO ja prilagoduva aktivnosta na HLA-DM, nejzinata precizna uloga na ostanuva nejasna. Edna mo`nost e deka taa u~estvuva vo
izbiraweto na peptidi koi se vrzani za GTK molekulite od klasa 2 vo B kletkite. Vo ovie kletki DO se pojavuva vo kompleks so DM, a ovaa povrzanost
prodol`uva i vo endozomalnite oddeli. Sostojbite so povisoka kiselost ja oslabuvaat vrskata DM/DO i ja zgolemuvaat mo`nosta za vrzuvawe na
protivgenite peptidi i pokraj prisustvoto na DO. Takvo me|udejstvo zavisna od pH mo`e da dovede do selektivno vrzuvawe na peptidi za klasa 2 koi
poteknuvaat od lizozomalnite oddeli vo B kletkite za razlika od drugite PPK.
Kako i so GTK molekulite od klasa 1, za odr`uvawe na strukturata i stabilnosta na GTK molekulite od klasa 2 potrebno e vrzuvawe pepidi. [tom
peptidot se vrze, kompleksot peptid-klasa 2 se prenesuva vo plazmatskata membrana, kade neutralnata rN na sredinata ovozmo`uva kompleksot da zazeme
kompaktna, stabilna forma. Peptidite mnogu silno se vrzani vo ovaa kompaktna forma, {to e te{ko da se zameni peptid, vrzan za klasa 2 vrz
membranata so drug peptid pri fiziolo{ki okolnosti.
Na slika 8-23 e sumirana endogenata pateka (leva strana) i e sporedena so zasebnata egzogena pateka (desno), koja be{e objasneta pogore. Dali
protivgeniot peptid }e se vrze so molekulite od klasa 1 ili klasa 2 zavisi od na~inot na vleguvawe vo kletkata,
kletkata egzogen ili endogen i zavisi od mestoto
kade se prerabotuva. Sepak, povrzanosta ne e absolutna i egzogenite protivgeni mo`at, kaj nekoi PPK, da bidat pretstaveni od strana na molekulite od
klasa 1 preku proces nare~en vkrsteno-prika`uvawe.
27
(slika 8-24 Hipotetski mehanizam za vkrsteno prika`uvawe na egozgeni protivgeni od strana na GTK molekulite
od klasa 1. Ovoj proces nastanuva samo kaj odredeni vidovi protivgen-prika`uva~ki kletki i ovozmo`uva GTK od
klasa 1 da se vrze za protivgeni koi se internalizirani preku mehanizmi na endocitoza i fagocitoza.
f
Protivgenot mo`e da bide internaliziran od strana na bilo koja pateka i preraboten za da se sozdadat peptidi
prikladni za vrzuvawe so klasa 1. Pra{alnicite ozna~uvaat nejasni fazi vo patekata za vklu~uvawe na peptidot
vo GTK klasa 1.
Vkrsteno-prika`uvawe egzogeni protivgeni
Vo odredeni slu~ai, PPK mo`e da pretstavi egzogen protivgen vrz citotoksi~nite T kletki vo kontekst na GTK
molekulite od klasa 1. Fenomenot vkrsteno-prika`uvawe koj prvo bil objasnet od Majkl Bevan, a neodamna i
podetalno rasvetlen od Piter Kresvel, bara internaliziranite protivgeni koi obi~no se prifateni od
egzogenata pateka koja vodi do prika`uvawe so GTK od klasa 2, da se vkrstat so endogenata pateka za prika`uvawe
na peptid od klasa 1. Potoa ovie peptidi se pretstaveni (vkrsteno-pretstaveni) vo kontekst na GTK molekulite
od klasa 1. Predlo`enite mehanizmi za vkrsteno prika`uvawe vklu~uvaat razmena vo endozomalnite oddeli na
egzogenite peptidi so onie peptidi koi ve}e
} se vklu~eni vo molekulite od klasa 1 vo ER.
ER Isto
I
taka, mo`no e
egzogenite peptidi da imaat pristap do ER vo tekot na celiot period na prerabotuvawe. Vo momentov, ne e
poznato dali PPK koi se sposobni za vkrsteno-prika`uvawe go koristat ovoj mehanizam kako alternativa za
obi~noto prika`uvawe na endogeni protivgeni, ili toa e edinstvena pateka za prika`uvawe na GTK od klasa 1 vo
ovie kletki. Hipotetska pateka za vkrstenoto-prika`uvawe e prika`ana na slika 8-24. To~nite na~ini preku koi
protivgenot go postignuva vkrstuvaweto od egzogenata vo endogenata pateka ostanuvaat nejasni.
Naj~isti primeri za vkrsteno prika`uvawe se sretnuvaat kaj steblestite kletki; ne e sigurno dali vkrstenoto
prika`uvawe funkcionira i kaj drugi PPK, iako prvi~nite izve{tai uka`uvaat deka makrofagite bi mo`ele
isto taka da ja imaat ovaa sposobnost. Kako {to be{e objasneto vo poglavje 14, sposobnosta na steblestite kletki
vkrsteno da pretstavuvtaat protivgeni pretstavuva golema prednost za doma}inot, so toa {to im ovozmo`uva na
steblestite kletki da zarobat virusi, da gi prerabotat virusnite protivgeni i da sozdavaat CTL koi mo`at da
napa|aat virusi i virusno zarazeni kletki pred virusnite infekcii masovno da se pro{irat.
Iako steblestite kletki imaat nedostatok na receptori koi virusite gi koristat za vlez vo kletkata na
doma}inot, sepak tie mo`at da zarobat mnogu razli~ni virusi za prerabotuvawe i prika`uvawe. Mo`ebi glavnoto
pra{awe koe ostanuva otvoreno za vkrstenoto prika`uvawe e kako i kade vo kletkata se spojuvaat dvete dobrodefinirani pateki za pretstavuavwe na protivgen za da mu ovozmo`at na egozgeniot protivgen da se pretstavi
kako endogen protivgen. Ova e mo{ne aktivna oblast za istra`uvawe, a odgovorite }e stignat nabrzo.
28
(slika 8-25 Familijata na KD1 geni i strukturata na KD1molekulata. (a) Genite koi ja kodiraat familijata na molekuli KD1 kaj lu|eto (gore) i
gluvcite (dolu). Vrz osnova na sli~nosta vo sekvencite, genite se podeleni vo dve grupi: KD1A, B, C i E se grupa 1, genite KD1D se grupa 2. Produktite
odd r
rozevite geni se karakterizirani;
r
r
r
; Za produktite
r du
odd sivite geni s#u{te
u
ne se uutvrdeni
rd
funkciite.
fu
c
((b)) Sporedbata
r d
na kristalnite
r
strukturi
ru ur na
neklasi~nata KD1 i klasi~nata molekula H-2K kaj glu{ec. Zabele`ete gi razlikite kaj vdlabnatinite vo koi se vrzuva protivgenot. (referenca)
Prika`uvawe na nepeptidni protivgeni
Do ovoj moment, raspravata za prika`uvaweto na protivgenite be{e ograni~ena na peptidnite protivgeni i nivnoto prika`uvawe od strana na
klasi~nite GTK molekuli od klasa 1 i klasa 2. Dobro e poznato deka neproteinskite protivgeni isto taka se prepoznavaat od strana na T kletkite, a vo
80-tite godini od dvaesettiot vek razmno`uvawe na T kletkite be{e otkrieno vo prisustvo na neproteinski protivgeni koi poteknuvaat od infektivni
agensi. Ponovite studii poka`uvaat deka T kletkite koi prika`uvaat TKR so gama-delta verigi (T-kleto~nite receptori se dimeri sostaveni od verigi
alfa-beta ili gama-delta verigi) reagiraat so glikolipidni protivgeni koi poteknuvaat od bakterii kako {to se Mikobakterium tuberkolozis. Ovie
neproteinski protivgeni se prika`ani od ~lenovi na KD1 familijata na neklasi~ni klasa 1 molekuli.
KD1 familijata na molekuli se povrzuva so beta -mikroglobulinot i ima strukturna sli~nost so GTK molekulite od klasa 1. Pet geni gi kodiraat
~ove~kite KD1 molekuli (KD1A-E, gi kodiraat genskite produkti KD1a-e). Ovie geni ne se nao|aat vo GTK genskoto podra~je, tuku na prviot
hromozomot (Slika 8-25a). Vrz baza na homologijata vo sekvencata, genite se klasificiraat vo dve grupi. Grupa 1 vklu~uva KD1A, B, C i E, a KD1D e vo
grupa 2. Site do sega prou~uvani vidovi na cica~i imaat KD1 geni, iako brojot varira. Glodarite imaat KD1 geni od grupa 2, ekvivalent na ~ove~kite
KD1D, dodeka zajacite, kako i lu|eto, imaat pet geni, vklu~uvaj}i gi i grupa 1 i grupa 2. Sekvencata na KD1 se razlikuva pove}e od taa na klasi~nite
molekuli od klasa 1 za razlika od sli~nostite pome|u molekulite od klasa 1 edna so druga.
druga Sporedbata na tridimenzionalnata struktura na KD1 kaj
gluvci so GTK molekulata H-2K od klasa 1 poka`uva deka vdlabnatinata koja vrzuva protivgen vo molekulata KD 1 e podlaboka i povoluminozna od
vdlabnatinata kaj klasi~nata molekula od klasa 1 (slika 8-25b).
Prika`uvaweto na KD1 molekulite varira spored podgrupata, genite KD1D1 se prika`uvaat glavno kaj neprofesionalnite PPK i kaj odredeni
podgrupi na B kletki. KD1d1 od glu{ecot se po{iroko rasprostraneti i se sretnuvaat kaj T kletkite, B kletkite, steblestite kletki, hepatocitite i
nekoi epitelni kletki. Genite KD1A, B i C se prika`uvaat na nezrelite timociti i profesionalnite PPK , glavno onie od steblest tip.
Prika`uvaweto na genot KD1C se sretnuva kaj B kletkite, za razlika od KD1A i B produktite. Prika`uvaweto na KD1 genite mo`e da bide pottiknato
so izlo`uvawe na odredeni citokini kako {to se GM-KSF ili Il-3. Obrascite na vnatrekleto~no dvi`ewe kaj molekulite KD1 se razlikuvaat. Na
primer, KD1a najmnogu se sretnuva kaj ranite endozomi ili vrz povr{inata od kletkata, KD1b i KD1d se lokalizirani kaj docnite endozomi, a KD1c se
sretuva niz endocitniot sistem.
Odredeni KD1 molekuli se prepoznavaat od strana na T kletkite vo otsustvoto na nadvore{ni protivgeni i pri ovie reakcii mo`e da se prika`e samo
ograni~uvaweto. Ispituvawa na protivgenite koi se pretstveni od strana na KD1 molekulite otkrile deka tie se lipidni komponenti (mikoli~na
kiselina) od kleto~niot yid na M. tuberkulozis. Ponatamo{ni prou~uvawa na prika`uvaweto na KD1 poka`aa deka glikolipidot (lipoarabinomanan)
od Mikobakterium leprae isto taka mo`e da bide pretstaven od strana na ovie molekuli.. Podatocite {to se dobieni so rasvetluvawe na
prika`uvaweto na protivgenot od KD1 uka`uvaat na postoeweto na treta pateka za prerabotuvawe na protivgenite, pateka so razli~ni vnatrekleto~ni
~ekroi koi ne gi vklu~uvaat molekulite koi go olesnuvaat prerabotuvaweto na protivgenite kaj klasa 1. Na primer, KD1 molekulite mo`at da
prerabotat protivgen i kaj kletki so nedostatok na TAP. Nodamne{ni podatoci poka`uvaat deka KD1 molekulite poinaku se dvi`at, pri {to KD1a se
nao|a na kleto~nata povr{ina ili vo endocitnite oddeli za prerabotuvawe, a KD1b i KD1d vo lizozomalnite oddeli. Kako to~no KD1 patekata ja
dopolnuva ili kako se vkrstuva so podobro-razbranite pateki od klasa 1 i klasa 2 ostanuva otvoreno pra{awe. Prvo se misle{e deka T kletkite koi
reagiraat so KD1 se ograni~eni na T kletki koi prika`uvaat TKR gama-delta a nemaat KD4 i KD8 ili na T kletki so TKR veriga alfa specifi~na za
KD1, no neodamne{ni studii uka`uvaat na faktot deka po{iroka paleta na T kletki gi prepoznavaat kletkite koi prika`uvaat KD1. Neodamne{ni
dokazi potvrduvaat deka kletkite prirodni ubijci (KPU) prepoznavaat KD1d molekuli koi pretstavuvaat sopstven protivgen, kako i bakteriski
glikosfingolipidi, uka`uvaj}i na nivnata uloga vo vrodeniiot imun odgovor na odredeni bakterii. Ovaa aktivnost e objasneta vo poglavje 14.
29

Protivgeni i protivtela Molekulite koi go obele`uvaat steknatiot imun

Citokini Razvojot na efektiven imun odgovor vklu~uva limfoidni kletki

молекуларна биологија со генетика