Immunogenetik I-II - İstanbul Tıp Fakültesi

Immunogenetik I-II
Prof. Dr. Fatma Savran Oğuz
İstanbul Üniversitesi
İstanbul Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
• Immün Sistem, organizasyon ve kontrol
açısından farklı olup,
• Birçok değişik genetik fenomeni bir
arada sunar,
• Çeşitli komponentler arası evrimsel ilişki
birçok lokusun bir arada kullanıldığı
çeşitlilik yaratan bir sistem oluşturur.
• Yüksek organizmalar öz ve öz olmayanı
ayırt etme özelliklerine sahiptirler
• Yabancı antijenlere reaksiyon gösterirler
• Hücrelerin birbirini etkileyen karmaşık
yapı ve immün sistemin hücresel
sitokinleri aracılığı oluşur ve immun
yanıt olarak adlandırılır.
• Genetik faktörler, normal immun yanıtın
oluşumunda rol oynamakla birlikte,
hatalı bağışıklık reaksiyonlarının ve
immunitenin aracılık ettiği hastalıkların
gelişiminde de rol oynar
İmmün Sistem
• İmmün yanıtı oluşturan hücrelere ve
organlara “immün sistem “ adı verilir.
• İmmün yanıt - hümoral yanıt
- hücresel yanıt
• Bağışık yanıtsızlık (TOLERANS)
Görevi
• Patolojik mikroorganizmalara karşı
• Kanserleşmiş hücrelere karşı
Organizmayı korumak.
İmmün sistemin özellikleri
• Kendinden: Self
• Kendinden olmayanı: non self
ayırt edebilmesidir.
• Bellek
İlk defa tanıyıp yanıt verdiği yabancı
madde ile ikinci defa karşılaştığında
daha güçlü bir yanıt vermektedir.
İmmün Yanıt
• İmmün yanıt: Bağışık yanıt
Bir biyolojik olay olarak, konağın
kendine yabancı maddeyi tanıması ve
buna karşı yanıt vermesidir.
Hümoral Bağışık Yanıt
• Kan ve doku sıvılarında bulunan
antikorların oluşturduğu bağışıklığa
hümoral bağışık yanıt denir. Antikorlar
immünoglobulin adı verilen glikoproteinlerdir.
Hücresel Bağışık Yanıt
• Özgül duyarlı kılınmış T lenfositleri rol
oynar. Hücresel bağışıklık, bağışık
lenfositlerin nakli ile bir kişiden diğerine
nakledilebilir.
Tolerans
• Belirli bir antijene karşı bağışık yanıtın
oluşmaması durumudur.
• Doğuştan kalıtsal bir özellik olabildiği
gibi, çeşitli koşullarda da oluşabilir.
• Çok fazla veya çok az miktarda antijenik
maddeler konağa verildiğinde özgül
yanıtsızlık ortaya çıkar.
Antijen
• Antijen özgül bir bağışık yanıt
oluşturan ve oluşan bağışık yanıt
ile invivo ve invitro reaksiiyona
giren maddelerdir
Antijeni belirleyen özellikler
•
•
•
•
•
Molekül büyüklüğü
Konağa yabancılık
Molekülün karışık yapıda olması
Molekülün metebolize olma özelliği
Molekülün çözünür veya parçacık
halinde olması
• Molekülün yapısal sertliği
• Molekülün elektrik yükü
• Epitop veya determinant gruplara lenfosit
reseptörlerinin ulaşabilme özellikleri
Determinant grup (epitop) T veya B lenfosit tarafından özgül olarak
tanınan kimyasal yapılardır.
Paratop epitop ile birleşen antikor molekilünde ve T hücre
reseptöründeki karşıt bölge
Kimyasal Bileşiklerin
antijenleri
•
•
•
•
•
Proteinler
Karbonhidratlar
Yağlar
Nükleik asitler ve polinükleotitler
İlaçlar ve kimyasal bileşikler
Bir antijen organizmaya
girerse ne olur?
• Uyarıcı durumda olan antijenler,
lenfositlerin membran yüzeyinde
bulunan alıcılar (reseptörler) ile ilişki
kurarlar.
• KLONAL PROLİFERASYON
• Uyarıyı alan; lenfosit ise: Bellek hücre
Efektör
hücre
Sonuç
•
-
Uyarı yapan etken;
Nötralize olur
Yıkılır
Doku naklinde olduğu gibi reddedilebilir
Bağışıklık sisteminde rol
oynayan hücreler
• Kök hücre (stem cell) den farklılaşan
hücreler;
• Lenfoid hücre yönünde gelişirler
-T lenfositler
-B lenfositler
-Null hücreler
• Myeloid hücre yönünde gelişirler
• İmmün yanıtın hazırlanmasında ana rol
oynayan
hücreler
lenfositler
ve
makrofajlardır.
• Katkıda bulunan diğer hücrelerde:
nötrofil, bazofil, eosinofil, mast hücreleri
ve trombositlerdir.
NK hücresi
Pluripotent Hematopoietik
Kök Hücre
Lenfoid
projenitör
T Hücresi
B Hücresi
Kendikendine yenilenme
Miyeloid
projenitör
Gran/Mak
projenitör
Monosit
Apoptoz
Erit/Pla
projenitör
Sitokinler
Kemokinler
Nötrofil
Eritrositler
Plateletle
M i k r o ç e v r e
T lenfositler
Hücresel immun yanıttan
sorumludurlar.
Antijene özgül olarak uyarılırlar.
T lenfositlerin yüzeyinde,
antijenleri özgül olarak tanıyan
T hücre reseptörleri vardır.
T lenfositlerin işlevleri
• Gecikmiş tipte deri aşırı duyarlılık
reaksiyonları
• Virus, mantar,protozoon ve hücre içi bakteri
enfeksiyonlarına karşı savunma
• Organ naklinde doku reddi
• Kemik iliği naklinde Graft versus host
hastalığı
• Otoimmun hastalıklar
T lenfosit
Işık mikroskopik olarak aktif olmayan bir
lenfosit
MHC-I/MHC-II
TCR
T
hücresi
DC
Antijen
sunumu
CD4/CD8
CD4/CD8
Bu bana uyar
T hücreleri antijeni spesifik
olarak tanırlar.
T lenfosit
B lenfositlerin işlevleri
• Uygun immunojen uyarısı ile
karşılaştıklarında prolifere olur ve
morfolojik bir dönüşüm gösterirler.
• İmmunoblast
• Plasmosit (plazma hücresi)
• Bellek B hücreleri
B-hücre
reseptörü
Antikorlar
B-hücre
Sekresyon
Mitoz ve
Farklılaşma
Lenfokinler
Yardımcı T hücre
Plazma hücresi
B)
A)
C)
Plazma hücresinin farklılaşması: (A) az sayıdaki ribozomları
,Golgi ve ER sahip dinlenme halindeki B-hücresi; (B) Ribozomları ve şekillenmeye başlayan
ER ile aktif B-hücresi; (C ) paralel sıralar halini almış, immunoglobulin salgıyla dolmuş GER
sisternaları, gelişmiş Golgi apareyi ve mitokondrileri ile Plazma hücresi
Yardımcı T
hücre
Bu bana uyar
İlk doku antijenleri lökositlerde
saptandığı için insan lökosit antijenleri
(Human Leukocyte Antigens = HLA)
olarak tanımlanmışlardır.
Klasik HLA antijenleri;
Sınıf I bölgesinde HLA-A, -B, -C
Sınıf II bölgesinde HLA- DR, -DQ,
-DP kodlanır.
• Klasik antijenleri kodlayan genler
dışındaki sınıf I bölgesindeki diğer
genler:
HLA-E, -F, -G, -H, -J, -K, -L olup,
bunlar arasından sadece
HLA-E,- F,-G eksprese olmaktadır.
• Sınıf II bölgesinde klasik antijenleri
kodlayan genlerin yanı sıra HLA-DM, -DN, DO, TAP1, TAP2, LMP2 ve LMP7 gibi gen
bölgeleri de bulunmaktadır.
• Sınıf III bölgesinin ise gen yoğunluğu
oldukça fazla olup, bunların bir kısmının
immün
sistem
ile
ilişkili
olduğu
bilinmektedir.
TERİMLER
Homolog Kromozom: Belli gen
lokuslarını taşıyan bir çift
kromozomun anne ya da babadan
kalıtılmış olan herbiri
Homozigot: aynı lokusta aynı alleli taşıma
A
B
DR
Ör: HLA-B 35/ 35
Heterozigot: aynı lokusta farklı alleli taşıma
Ör: HLA-B 17/ 35
Haplotip: en azından 2 farklı lokusdaki alellerin
birlikte ifadesi
Ör: HLA- A3, HLA-B 17
MHC gen polimorfizmi
 Her lokusta birçok alel olması
 Dominant alel olmaması

( Kodominant aktarım )
 Alellerin aminoasit değişiklikleri göstermesi
• Populasyonda
mevcuttur.
çok
sayıda
alelik
formlar
• MHC molekülleri greft rejeksiyonun temel
belirleyicileridirler.
• Bu nedenle aynı MHC moleküllerini
eksprese eden bireyler birbirlerinin doku
greftlerini kabul edebilirler veya farklı MHC
gen bölgelerine sahip bireyler arasında
greft rejeksiyonu gelişir.
İlk doku antijenleri lökositlerde
saptandığı için insan lökosit antijenleri
(Human Leukocyte Antigens = HLA)
olarak tanımlanmışlardır.
HLA = Human Leucocyte Antigen
• MHC antijenleri immun cevap
fonksiyonlarının ayrılmaz bir parçası
• HLA, MHC ‘nin bir parçası
• HLA antijenlerinin temel rolü : “self
recognition” kontrolü ve “ surveillance”.
HLA HARİTASI
C2
C4
Bf
D
B
C
 0.8 cm
 0.2 cm
A
 0.8 cm
DNA ÇALIŞMALARI ÖNCESİ
- Seroloji
- Genetik
• Lökoaglütinasyon
• Mikrolenfositetoksisite
• Ailesel segregasyon
• Populasyon çalışmaları
MHC / HLA
KOMPLE DİZİ VE
GEN HARİTASI
HLA CONSORTIUM – Nature 11/1999
HLA Antijen Ekspresyonu
• Genel olarak çekirdekli hücrelerde
eksprese edilmektedir.
• Ancak ekspresyon düzeyleri hücreler
arasında değişmektedir.
HLA Antijenleri Ekspresyonu
Lenfositlerde en yüksek düzeyde
eksprese edilirken, Fibroblastlar, kas
hücreleri, hepatositler, sperm, oosit,
plasental ve merkezi sinir sistemi
hücrelerinde ekspresyonu çok düşük
ya da dikkate alınmayacak düzeydedir.
• HLA- C moleküllerinin hücre yüzeyindeki
ekspresyonu
HLAA
ve
–B
moleküllerinden 10 kat daha düşük
düzeyde ortaya çıkmaktadır.
• Ancak HLA-C molekülleri de işlevseldir ve
NK
(doğal
öldürücüler)
tarafından
tanınmak üzere ilk hedef noktalardır.
Antijen Sunumunda
HLA Molekülleri
• Protein moleküllerinin peptid parçalarına
ayrılması ve antijenin T hücrelerine
sunulması,
immünitenin
önemli
bir
bölümünü oluşturur.
• Sınıf I molekülleri endojen kaynaklı
peptidlerin CD8 () T lenfositlerine ;
Sınıf II molekülleri ise eksojen kaynaklı
peptidlerin
CD4()
T
lenfositlerine
sunumunda rol almaktadırlar.
Plasma membranı
Sitoplasma
Plasma membranı
Sitoplasma
Klasik HLA antijenleri;
Sınıf I bölgesinde HLA-A, -B, -C
Sınıf II bölgesinde HLA- DR, -DQ,
-DP kodlanır.
• Klasik antijenleri kodlayan genler
dışındaki sınıf I bölgesindeki diğer
genler:
HLA-E, -F, -G, -H, -J, -K, -L olup,
bunlar arasından sadece
HLA-E,- F,-G eksprese olmaktadır.
• Sınıf II bölgesinde klasik antijenleri
kodlayan genlerin yanı sıra HLA-DM, -DN, DO, TAP1, TAP2, LMP2 ve LMP7 gibi gen
bölgeleri de bulunmaktadır.
• Sınıf III bölgesinin ise gen yoğunluğu
oldukça fazla olup, bunların bir kısmının
immün
sistem
ile
ilişkili
olduğu
bilinmektedir.
HLA Moleküllerinin Temel
Fonksiyonları
• Klasik sınıf-I HLA: A, B, C
• Klasik sınıf-II HLA: DR, DQ, DP
Endojen peptidlerin CD8+ T
Ekzojen peptidlerin CD4+ T
hücrelerine sunumu
hücrelerine sunumu
• İmmun yanıtı kontrol eden genlere de İmmun
yanıt genleri (Immune response =Ir) adı
verildi.
• Ir genlerinin protein yapıdaki antijenlere
antikor yanıtında gerekli olan Th (T helper =
yardımcı T) lenfositlerinin aktivasyonunu
kontrol ettiğini gösterdiler.
• 1970’lerin sonunda MHC genlerinin protein
antijenlere karşı olan esas rolü anlaşıldı.
• MHC molekülleri greft rejeksiyonun temel
belirleyicileridirler.
• Bu nedenle aynı MHC moleküllerini
eksprese eden bireyler birbirlerinin doku
greftlerini kabul edebilirler veya farklı MHC
gen bölgelerine sahip bireyler arasında
greft rejeksiyonu gelişir.
Peptidler önce degradasyona uğrar
ve peptid fragmanları hücre içinde
HLA sınıf I ve II moleküllerine
bağlanır.
HLA molekülleri,
bağlanan peptid ile birlikte
hücre yüzeyine gelir.
Hücrelerde proteinlerin yıkımını
sağlayan iki büyük yol vardır.
Lizozomal asidik ortamda
gerçekleşen lizozomal proteolizis
Ubiquitin- proteasom yıkım yoludur.
• Çok sayıda ubiquitin ile işaretlenmiş
olan protein, çok sayıda alt birimden
oluşmuş olan proteaz kompleksi olan
proteasom tarafından yıkılır.
• Ubiquitinin bağlanması ve
işaretlenmesi için ATP enerjisi
kullanılır.
• Endojen proteinler ubiquitin ile bağlanarak
proteasoma yönlenirler.
• LMP2 ve LMP7, proteozom kompleksinin
bileşenlerini
oluşturan
peptidleri
kodlamaktadır.
• 8-10 aa uzunluğunda kısa peptidlere yıkılan
endojen proteinler TAP heterodimeri aracılığı
ile ER aktarılırlar.
• TAP1/TAP2
molekülleri
ER
zarında,
sitoplazmadan
lümene
peptid
taşıyıp
yerleştiren bir kompleks oluştururlar.
• Taşınmış olan peptidler
molekülüne yüklenirler.
sınıf
I
• Endoplasmik retikulumdan ayrılan bu
yapılar golgi kompleksine gelir
oradan taşıyıcı veziküller ile hücre
membranına taşınarak sitotoksik T
lenfositlerine sunulurlar.
• Eksojen kaynaklı proteinler (bakteriler
gibi) ASH tarafından hücre içine endositik
olarak alınıp lizozom ile birleşir ve
lizozomal enzimlerin etkisi ile küçük
peptidler haline dönüştürülürler.
• ER’da yeni sentezlenen sınıf II molekülleri
invariant chain (Ii) molekülü ile
bağlanarak taşıyıcı veziküller ile lizozoma
gelir ve füzyon yaparlar.
• Lizozom icerisinde Ii molekülü küçük
peptid haline dönüştürülür ve HLA-DM
molekülüde peptid bağlama oluğunda
bulunan parçalanmış Ii molekülü ile
eksojen peptidin yer değişimini
gerçekleştirir.
• Peptid yüklenmiş olan sınıf II molekülleri
hücre membranına taşınarak CD4() T
lenfositlerine sunulurlar.
Beyin
Mikroglial hücreler
Akciğer
Alveolar Makrofaj
Karaciğer
Kuppfer Hücreleri
Dalak
Makrofajlar
Böbrek
Mezengial Fagositler
Kan
Monositler
Lenf Nodları
Makrofajlar
Kemik iliği
Prekürsörler
Eklemler
Sinovyal A hücreleri
İmmün Sistemin Komponentleri
1) Antijen sunan hücreler
Dendritik hücreler
Makrofajlar
Aktive B lenfositler
Makrofaj
Dendritik Hücre
B lenfositler
İmmün Sistemin Komponentleri
2) B lenfositler ve antikorlar
• Doğal antikorlar
• Önceki sensitizasyon sonucu oluşmuş antikorlar
• Uyarılmış antikorlar
İmmün Sistemin Komponentleri
3) T Hücreler
4) Diğer hücreler :Natural killer hücreler
Monositler
İmmün Tanıma I
Kendi HLA moleküllerince sunulan yabancı
peptidin T hücrelerince tanınmasıdır.
–TCR
–Yabancı peptid
–MHC molekülü
İmmün Tanıma II
T hücreleri ve ASH arasındaki etkileşim;
B7
CD40
Hücre yüzey molekülleri
CD28
CD11a/CD18
ICAM-1
ile sağlanır.
İntersellüler
adezyon molekülleri
Sinyal İletimi
Spesifik
Tanıma
Sinyal İletimi
ve Adhezyon
Adhezyon