Gen - podstawowa jednostka dziedziczności, która determinuje powstanie jednego polipeptydu lub kwasów rRNA lub tRNA
Allel - jedna z wersji genu w określonym miejscu (locus) na danym chromosomie homologicznym. Allele tego samego genu różnią się jednym lub kilkoma nukleotydami
Locus (l. mnoga loci), określone miejsce w cząsteczce kwasu nukleinowego, najczęściej w chromosomie
Polimorfizm - występowanie więcej niż jednej wersji danego genu
Genom - cały materiał genetyczny komórki. Obejmuje DNA znajdujące się w jądrze i inne struktury DNA w komórce
Chromosomy homologiczne - chromosomy o tym samym kształcie i wielkości zawierają podobną informację genetyczną, czyli geny. Geny te jednak mogą występować w innych postaciach, czyli allelach.
Komórka haploidalna - komórka zawierająca po jednym chromosomie każdego typu - „1n”
Ploidia - ilość materiału genetycznego (DNA) znajdującego się w jądrze komórkowym, określana w odniesieniu do liczby chromosomów.
Epitop lub determinanta antygenowa - fragment antygnenu, który łączy się bezpośrednio z przeciwciałem
autoantygen - antygen, który występuje w prawidłowych tkankach danego osobnika
izoantygen - antygen syngeniczny pochodzący z innego organizmu o takim samym genomie, np. od bliźniaka w przypadku bliźniąt monozygotycznych
alloantygen - antygen pochodzący od innego osobnika tego samego gatunku
heteroantygen (antygen ksenogeniczny) - antygen pochodzący od innego gatunku
Chromosom nr 6
Jest to już siódmy chromosom (najdłuższy), który został w pełni opisany (po 20, 21, 22, 7, 14 i chromosomie Y).
Chromosom nr 6 zawiera materiał genetyczny odpowiadający około 6% całego genomu człowieka; posiada on ponad 166 mln (166 880 988) par zasad kodujących 1557 genów i 633 pseudogeny. Jest wśród nich 130 genów, które mogą zwiększać podatność ludzi na różne choroby.
Najbardziej polimorficznym genem chromosomu 6 a zarazem w całym genomie ludzkim jest HLA-B (559 alleli wg Anthony Nolan Research Institute Database; styczeń 2004; 748 alleli - styczeń 2006; 1029 alleli - styczeń 2008)
HLA - human leukocyte antygen
Chromosom 6
170 milionów par zasad
5,5-6% materiału genetycznego człowieka
Ilość genów mających swoje loci na chromosomie 6 szacuje się na 1.100 - 1.600
HLA klasy I
HLA - A
HLA - B
HLA - C
HLA - E
HLA - F
HLA - G (ochrona tkanek płodu przed komórkami NK)
MICA
MICB
HLA klasy II
HLA - DR
HLA - DP
HLA - DQ
HLA - DM
HLA - DO
Budowa cząsteczki MHC kl. I
MHC I - dwa łańcuchy - lekki i ciężki
Łańcuch lekki - ၢ2 mikroglobulina (ၢ2m) - 12 kDa - 100 aminokwasów - identyczny we wszystkich cząsteczka MHC I
Łańcuch ciężki - -40-45 kDa - N- końcowy fragment zewnątrzkomórkowy - 3 domeny - pętle - ၡ1, ၡ2 (domeny zewnętrzne, polimorfizm - podstawa różnic pomiędzy cząsteczkami MHC od różnych osobników), ၡ3 - łączy się z ၢ2m - nie wykazuje polimorfizmu
MHC I
antygeny endogenne
1. Łańcuch ciężki i ဠၢ2m przechodzą przez błonę siateczki śródplazmatycznej
2. Wiążą peptydy np. wirusowe lub białka własne
3. W siateczce śródplazmatycznej łańcuch ciężki przytrzymywany jest przez białka opiekuńcze - kalneksynę i kalretikulinę
4. Przyłączenie do łańcucha ciężkiego ဠၢ2m i peptydu transportowanego przez TAP (transporter associated with antigen processing)
5. Po związaniu peptydów, MHC I wędruje przez aparat Golgi'ego do błony komórkowej
MHC II
W siateczce śródplazmatycznej - łączenie łańcuchów ၡ i ၢ
Przyłączenie łańcucha niezmiennego In (CD74) - nie wykazuje polimorfizmu - przy udziale kalneksyny
Powstały kompleks przechodzi przez aparat Golgi'ego do wczesnych endosomów
W trakcie wędrówki tkwiący w rowku cząsteczki MHC II łańcuch In przycinany jest przez proteazy - peptyd CLIP (class II-associated invariant chain peptide) obejmuje reszty aminokwasowe 81 - 104 łańcucha In.
W strefie trans (dojrzewanie) w endosomach wczesnych, kolejno późnych peptyd CLIP dysocjuje z udziałem cząsteczki HLA-DM
A z rowkiem w cząsteczce MHC II wiąże się egzogenny antygen, który dostał się do komórki na drodze endocytozy (fago-, jak i pinocytozy)
Podobieństwa MHC I i MHC II
Funkcja
obie cząsteczki MHC I, jak i MHC II są niezbędne w kontakcie międzykomórkowym, wiążą peptydy i prezentują je na błonie komórkowej komórek APC
obie cząsteczki są silnymi antygenami transplantacyjnymi
Budowa
Obie cząsteczki są dwułańcuchowymi proteinami transbłonowymi
Oba mają pojedyncze miejsce wiążące antygen w regionie zewnątrzkomórkowym, unikatowe ze względu na poszczególne allele
Obie cząsteczki mają regiony polimorficzne (miejsca wiążące peptyd) i regiony niepolimorficzne
Różnorodność
Obie cząsteczki wykazują polimorfizm z różnorodnością alleli w populacji
Różnice:
Cząsteczki MHC I łączą się z peptydem na powierzchni limfocytów CD8
Cząsteczki MHC II łączą się z peptydem na powierzchni limfocytów CD4
Cząsteczki MHC I w miejscu wiążącym przyłączają peptydy 8 - 9 aminokwasowe antygenów endogennych
Cząsteczki MHC II w miejscu wiążącym przyłączają peptydy 12 -25 aminokwasowe antygenów egzogennych
Ekspresja cząsteczek MHC I - na wszystkich komórkach jądrzastych
Ekspresja cząsteczek MHC II - na komórkach APC, fibrorlastach, keratynocytach, pobudzonych limfocytach T
Cząsteczka MHC I zawiera β-microglobulinę kodowaną poza MHC
Heterodimer cząsteczki MHC II kodowany jest wewnątrz własnego MHC
MHC kl. I
peptydy endogenne
(białka wirusowe,
białka własne komórki)
8-10 reszt
aminokwasowych
30 min
MHC kl. II
peptydy egzogenne
>12 reszt aminokwasowych
2-4 min
Nomenklatura serologiczna i genetyczna
Komitet Nomenklatury HLA przy WHO
Niektóre allele HLA nie mają ekspresji antygenowej, inne nie wzbudzają wytwarzania p-ciał i nie są wykrywane metodą serologiczną, część antygenów kodowana jest przez kilka różnych alleli
Nazwa układu genetycznego HLA - locus numeryczne oznaczenie antygenu np.
HLA-B39 lub HLA-B16
Jeżeli wykryto epitop to: HLA-B7(w6), B27(w4)
Zapis genetyczny (oznaczanie metodami biologii molekularnej)
Nazwa układu genetycznego HLA-locus* (wynik genetyczny) cyfrowe lub cyfrowo-literowe oznaczenie allelu Allel - jedna z wersji genu w określonym miejscu (locus) na danym chromosomie homologicznym. Allele tego samego genu różnią się jednym lub kilkoma nukleotydami
Dwie pierwsze cyfry po * oznaczają grupę alleli najczęściej odpowiadającą antygenowi serologicznemu o tym samym numerze
A*02 = A2
Zapis dwucyfrowy - genotypowanie metodami o niskiej rozdzielczości
Zapis czterocyfrowy - numer konkretnego allelu w tej samej grupie - genotypowanie metodami o wysokiej rozdzielczości A*0201, A*0205
Funkcja cząsteczek HLA
Wiązanie i prezentacja antygenu limfocytom T
Heterozygota - większe szanse na przeżycie
Polimorfizm genów MHC - wynik selekcji naturalnej pod presją mikroorganizmów infekcyjnych i chorób przez nie wywołanych
Limfocyty nie rozpoznają antygenów w sposób bezpośredni
(jak p-ciała)
Swoisty receptor TCR i cząsteczki MHC
Tylko 20-30% powierzchni peptydu antygenowego jest dostępne dla receptora TCR
Limfocyt T rozróżnia peptydy własne od niewłasnych
Rozpoznanie peptydu z cząsteczką MHC I - limfocyty CD8
Rozpoznanie peptydu z cząsteczką MHC II - limfocyty CD4
Częstość występowania określonych antygenów HLA
w grupie osób chorych jest statystycznie większa niż w populacji ogólnej
częstość występowania określonych antygenów HLA w grupie osób chorych jest statystycznie większa niż w populacji ogólnej
sprzężenia antygenów HLA z określoną chorobą związane są z bezpośrednim udziałem cząsteczek HLA w procesie immunologicznej prezentacji określonych epitopów antygenowych odpowiedzialnych za powstanie choroby.
Obecność określonego zestawu antygenów HLA może z jednej strony stanowić o zwiększonej odporności organizmu na infekcje (np. antygen B53 warunkujący efektywną prezentację antygenów Plasmodium falciparum częściej występuje na terenach zagrożonych malarią), ale z drugiej strony może zwiększać ryzyko powstania procesów autoimmunologicznych
posiadanie danego antygenu HLA może zwiększać ryzyko choroby
Największą wartość RR obserwowano w grupie pacjentów z sennością napadową (narkolepsja), u których względne ryzyko zachorowania u osób z obecnością antygenu HLA-DR2 wynosiło 120.
Porównywalnie silny związek zidentyfikowano pomiędzy występowaniem antygenu B27 i zesztywniającym zapaleniem stawów kręgosłupa (zzsk), (RR = 90).
Narkolepsja
Allel predysponujący DQB1*0602 (90-100%), chroniący DQB1*06011.
Celiakia -
Główny czynnik ryzyka - 90% populacji DQ2(+), dodatkowo także DQ8(+).
Cukrzyca typu 1
najsilniejsze czynniki ryzyka DQB1*0302 (DQ8) i DQ2.
Najsilniejsza ochrona DQB1*0602
Reumatoidalne zapalenie stawów
DRB1*0401, 0404, 0101 - wspólny epitop w rowkach wiążących peptyd. Autoantygeny: kolagen typu II z pojedynczym epitopem immunodominującym dla komórek T.
HLA-DR1 i DR4 związane z podwyższona podatnością
Stwardnienie rozsiane -
Wysokie ryzyko HLADRB5*0101, DRB1*1501, DQB1*0602 -
Prawdopodobny autoantygen - mielina
HLA-DR2 - chroni przed rozwojem rzs
HLA-DQ*0602 - chroni przed rozwojem cukrzycy
HLA-DQB1*0602 -narkolepsja (u 90-100% pacjentów), brak neurotransmitera (hypokretyny)
HLA-B*35 - podatność AIDS
HLA-B*5701 - nadwrażliwość na adacavir (inhibitor odwrotnej transkryptazy HIV-1)
HLA-Cw6 - łuszczyca
DR2 - narkolepsja, SM, zespół Goodpasteure'a
DR3 - choroba Sjogrena, choroba Graves-Basedova
B35 - podostre zapalenie tarczycy
DR11 - wole Hashimoto
DR3, DR7, DR8 - celiacia
DR2, DR3 - toczeń trzewny, sclerodermia,
Bw4 - chroni przed szybkim zakażeniem HIV
Modulowanie ekspresji MHC przez wirusy
CMV
degradacja lub internalizacja MHC
brak prezentacji HLA I na powierzchni komórki zakażonej
osłabienie procesu formowania cząsteczki oraz ich wewnątrzkomórkowego transportu
inhibicja białek TAP
modulacja ekspresji/gęstości cząsteczki HLA klasy II
EBV
hamuje ponad 70% wydajności heterodimeru TAP1/TAP2
hamuje syntezę łańcucha HLA I i ၢ2 mikroglobuliny