Antijen işleme ve sunumu Bağışıklık Sistemi dersi-6 Antijen işleme ve sunumu 2016-2017, Bahar, Trakya Üniv Tıp Fak 6. Kurul, 08-13.03.2017 Neşe Akış, PhD, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı akisn@trakya.edu.tr http://personel.trakya.edu.tr/akisn/#.WKr6DyjC7WU

BHR'nin Bağlandığı Epitoplar 1 BHR'nin Bağlandığı Epitoplar

ÖRNEK: Bir İkaros Peptidinin Şekilleri 74 amino asitlik peptid dizisi: GCESQCGASFTQKGNLLRHIKLHSGEKKCHLCNYACRRRDALSGHLRTHSHKCSYCGRSYKQRSSLEEHKERCH Translasyon sonrası ipliksi şekil ve üzerinde lineer epitoplar: Katlanma sonrası şekil: Katlanmış şeklin moleküler yüzeyleri Yüzeyde katlanmış epitoplar:

Lineer İkaros Peptidinde Toplam 310 Adet Farklı Lineer Epitop Bulunur ESQCGASF SGEKKCHLC ESQCGASFTQ SGEKKCHL GCESQCGASFTQKGNLLRHIKLHSGEKKCHLCNYACRRRDALSGHLRTHSHKCSYCGRSYKQRSSLEEHKERCH CESQCGASFT KKCHLCNY GCESQCGASF GEKKCHLCN GCESQCGAS SGEKKCHLCN GCESQCGA 8, 9, 10, 11 ve 12 amino asitlik 310 adet farklı lineer epitoptan herbirini 310 adet farklı klonun özgül BHR'leri tanıyabilir

Katlanmış İkaros Peptidinde Toplam 100 Adet Lineer ve 119 Katlanmış Epitop Bulunur SGHLRTHSHKCSY HLCNYACRRRDAL LEEHKERCH CGRSYKQRSS GCESQCGA KLHSGEKKC SFTQK GNLLRHI 8, 9, 10, 11 ve 12 amino asitlik 219 adet farklı lineer ve katlanmış epitoptan herbirini 219 adet farklı klonun özgül BHR'leri tanıyabilir

BHR'ye bağlanan molekül DNA, RNA, Lipid veya Sakkarid olabilir; çözünmüş biçimde plazmada bulunabilir, dokuya veya bir hücre yüzeyine yapışık durumda olabilir B lenfosit klonu B lenfosit klonu Bir diğer klon lipopolisakkarid üzerinde katlanmış bir epitopu tanıyor Bir klon DNA üzerinde lineer bir epitopu tanıyor

B hücresinin İlk Tanıdığı Antijen Gelişirken Kendisine Kemik İliğinde Retiküler Hücrelerce Sunulan Öz Antijendir İNTİHARa iteklenir (apaptoz) B lenfosit klonu Tanırsa Tanımazsa Belki zararlıyı tanır beklentisiyle deneyimsiz olarak perifere gönderilir

B hücresinin Periferde Tanıdığı Antijenin Zararlı Olduğuna İkna Olması Gerekir İNTİHARa iteklenir (apaptoz) B lenfosit klonu Zarasız Zararlı Antikor üretir

THR'nin Bağlandığı Epitoplar 2 THR'nin Bağlandığı Epitoplar

Sunuş yapan konak hücresi Sitotoksik CD8+ T lenfositi ve γδ T lenfositinin görevi işgal altındaki konak hücrenin içindeki zararlıları tanımak olduğundan, sadece konak hücre tarafından sunulan epitopları görebilir ve tanıyabilir T lenfosit klonu T lenfosit klonu Sunuş yapan konak hücresi

CD8+ T lenfositine MHC-1 isimli molekül avucunda peptid epitopları sunulur CD8+ αβ T lenfosit klonu Peptid epitoplar MHC-1

γδ T lenfositine MHC-1-benzeri ve MHC-1-b avuçlarında diğer epitoplar sunulur γδ T lenfosit klonu Lipid, polisakkarid, DNA, RNA epitoplar MHC-1-benzeri Ve MHC-1-b

Sunuş yapan konak hücresi CD4+ T hücresi, CD8+ T hücresinden evrildiği için o da tanımasını MHC ile yapar. CD4+ T lenfositine MHC-2 isimli molekül avucunda peptid epitopları sunulur CD4+ αβ T lenfosit klonu Peptid epitoplar MHC-2 Sunuş yapan konak hücresi

Sunuş yapan konak hücresi αβ T hücresinin İlk Tanıdığı Antijen Gelişirken Kendisine Timusda Timik Epitelyal ve Timik Dendritik Hücrelerce Sunulan Öz Antijendir İNTİHARa iteklenir (apaptoz) Tanırsa T lenfosit klonu TTanımazsa Belki zararlıyı tanır beklentisiyle deneyimsiz olarak perifere gönderilir Sunuş yapan konak hücresi

αβ T hücresinin Periferde Tanıdığı Antijenin Zararlı Olduğuna İkna Olması Gerekir İNTİHARa iteklenir (apaptoz) Zarasız αβ T lenfosit klonu Zararlı Eylemci olur Sunuş yapan konak hücresi

Periferde THR'ye Epitop Sunan Hücreler 3 Periferde THR'ye Epitop Sunan Hücreler

Tümör ve bazı virüslerin işgalinde konak hücre durumu fark edemediğinden, tüm konak hücreleri* her zaman içlerindeki her peptidin epitopunu MHC-1'lerin avucunda sunmakla görevlidir epitoplar peptid mRNA translasyon epitoplara parçalama MHC-1'lere yükleme * Eritrositler hariç, onları Rh gibi sistemlerle anlatıyoruz Epitop yüklü MHC-1'ler sunum için hücre yüzeyine gönderilir

Epitop yüklü MHC-1-benzeri'ler sunum için hücre yüzeyine gönderilir Bakteri ve mantar işgalinde konak hücre durumu fark ederek stres yanıtı geliştirir. Ve, içindeki non-peptidleri epitoplarına ayırarak MHC-1-benzeri ve MHC-1-b avucunda sunar Lipid, sakkarid, DNA ve RNA'ları epitoplara parçalama epitoplar Hücrede STRESS MHC-1-benzeri ve MHC-1-b'lere yükleme Epitop yüklü MHC-1-benzeri'ler sunum için hücre yüzeyine gönderilir

Dokuya zarar veren her şey (plazmada çözünmüş molekül ve partiküller, mikroplar ve tümör hücreleri) profesyonel antijen sunucu hücrelerce peptid epitopları halinde sunulur epitoplar Dendritik hücre MHC-1 ve MHC-2'lere yükleme Pinositoz/Fagositozla peptid epitoplara parçalama Zararlı Monosit/Makrofaj Epitop yüklü MHC-1 ve MHC-2'ler profesyonel sunum için hücre yüzeyine gönderilir

Profesyonel Antijen Sunan Hücreler 4 Profesyonel Antijen Sunan Hücreler

Profesyonel Sunucuların Temel İşlevi Sınıf Yanıtını Yöneten CD4+ T Hücrelerine Zararlıyı ve Özelliklerini MHC-2 Eşliğinde Takdim Etmektir

Zararlının Takdim Edilmesi Sitokin Aracılığıyladır Zararlının Takdim Edilmesi Sitokin Aracılığıyladır. T Lenfositinin İkna Edilmesinde Eşuyaran Sinyalini Kullanırlar

Farklı Dendritik Hücreler Farklı Yörelerdeki Antijenleri Toplar

Dendritik Hücreler Pinositozda Uzmanlaşmıştır

Gerekli Olduğunda MHC-2 ile Sunum Yapan Non-Profesyonel Sunucu Hücreler Endotel Hücreler Epitel Hücreler

MHC'ler ve Periferdeki İşlevleri 5 MHC'ler ve Periferdeki İşlevleri

 MHC-1, MHC-2  MHC-1 benzeri, MHC-1-b, diğer stres proteinleri ANTİJEN SUNUCU MOLEKÜLLER  MHC-1, MHC-2  MHC-1 benzeri, MHC-1-b, diğer stres proteinleri

MHC-1 ve -2 Avuçları yandan görünüş

MHC-1 ve -2 Avuçları tepeden görünüş CD8+ T'ye 8-10 amino asitlik epitop sunumu CD4+ T'ye 18-20 amino asitlik epitop sunumu

Stres Proteinleri: Tüm hücreler stresli ortamda daha fazla yanlış katlanan molekülleri parçalar ve stres proteinleri avucunda diğer hücrelere sunar MIC-A, MIC-B Salgılanan Stres Proteini Lipit sunumu Şeker ve nükleik asit sunumu Sitoplazma membranına yerleşik Plazmada

STRES PROTEİNLERİ, fazla hata yapan stresli hücrede artan hatalı katlanmış ürünleri bağlar ve dışa sunar

Sunum Moleküllerinin Birbirine Benzer Yapıdadır Örgü sunanlar MIC-A, MIC-B Stres Proteini CD1 (salgılanan)

MHC-1 ve -2 molekülleri insanda HLA lokusunda (her ebeveynden 3 MHC-1 ve 4-6 MHC-2 alırız, total=14-17)

MHC'nin Epitop Bağlayan Bölgesinde Polimorfizm 6 MHC'nin Epitop Bağlayan Bölgesinde Polimorfizm

Mutasyonla Değişmiş Amino Asit Pozisyonları Kırmızı ile Vurgulanmıştır MHC-1 ve MHC-2 Genlerinin Avuç Bölgesini Kodlayan Kısımları Her Bireyde Nokta Mutasyonlarla Farklıdır(Popülasyon İçinde Polimorfiktir) Mutasyonla Değişmiş Amino Asit Pozisyonları Kırmızı ile Vurgulanmıştır MHC-1 MHC-2

Bu Nasıl Başarılabilir ? POLİMORFİZMİN SEBEBİ Her Bir Antijenin Sadece Bazı Epitopları O Mikrobun Tamamen Temizlenmesine Yarar, Diğerleri Enfeksiyonu Engelleyemez. Sürekli Evrimleşen Yeni Mikroplarla Birlikte Toplam Olası Epitop Sayısı 1025'dir. Öyleyse, Hangi Epitopunun Doğru Epitop Olacağı Önceden Bilinemediğinden Tüm Olasılıkları Karşılayan Epitopların Her Zaman Bireyde Üretmesi Gerekir. Halbuki Tüm İlgili Genlerin İfade Süresi, İhtiyaç Duyulacak Enerji ve Alan Hücrede Matematiksel Olarak Mümkün Değil. Bu Durumda Doğru Epitopları Üretemeyen Her Tür Salgınlar Serisi Boyunca Sırasıyla Yok Olacaktır. Bir Çözüm Epitopların Üretimini Türün Üyeleri Arasında Bölüştürmek Olabilir, Her Birey Farklı Epitop Repertuvarı Üretir. O Zaman Her Farklı Salgında Doğru Epitopları Üretebilenler Sağ Kalır. Tür Tükenmez. Bu Nasıl Başarılabilir ?

POLİMORFİZMİN SEBEBİ –devam1 Evrimsel Çözümün Yine Rastgele Somatik Mutasyonla (doğumdan sonra) Geldiğini Görüyoruz. Aynı BHR ve THR Üretiminde Olduğu Gibi. Her Birey Potansiyel Olarak 1025 Epitop Üretebilecek Enzimlere Sahip ama Her Gün Her Biri Kısmını Üreterek Farklı Birer Epitop Repertuvarı Oluşturuyor. Salgın Olduğu Günde Tesadüfen Doğru Epitoplardan Çoğuna Sahip Olanlar, Eğer Doğru THR ve BHR'lere de Sahip ise, Soyun Devamlılığını Sağlıyor. Her Bireyde Farklı Epitop Repertuvarı Olması Demek Bunlara Bağlanacak ve THR'lere Sunacak MHC'lerin de O Bireyde Uygun Farklılıkta Olması Demektir. Halbuki Toplam Sadece 14-17 MHC'miz Var. Bu Kadarcık MHC ile Bireye Ait Dev Epitop Repertuvarı Nasıl Sunulacak ? Maalesef Sunulamaz. Bu Fenomene ''Bireyin MHC'ye Bağlı Sınırlılığı'' Diyoruz.

Bu Nasıl Başarılabilir ? POLİMORFİZMİN SEBEBİ –devam2 Bir Çözüm MHC'leri Her Bireyde Farklandırmak Olabilir. O Zaman Salgın Günü Bireylerden Bazıları Varsa Doğru Epitopları Sunma Olanağına Kavuşabilir. Bu Nasıl Başarılabilir ? Evrimsel Çözümün MHC Genlerinin Avuç Bölgelerinde Rastgele Nokta Mutasyonlar Üreten Sıcak Bölgelerle Geldiğini Görüyoruz. Embriyonik Safhada Sıcak Bölgelerde Polimorfizim ile Her Birey Farklı MHC'lere Sahip Olarak Doğuyor. Sonuçta, Her Birey Kendisinin MHC'leri ile Kendi Epitoplarını Kendi THR'lerine Sunuyor.

Benzer bağlanma bölgeleri taşıyan epitoplar aynı MHC'ye bağlanır THR oyuğuna bağlanmış beyaz epitop. Epitopun kırmızı ve mavi bölgeleri MHC-2'ye bağlanmakta. 9 farklı epitop yeşille gösterilen aynı pozisyondaki benzer amino asitlerinden aynı MHC'ye bağlanır

7 MHC'nin THR'ye Bağlanan Bölgesinde de Polimorfizm Vardır ve Bu Doku Reddinin Nedenidir

Ökaryotik Mikropların Yüzeyinde MHC Ailesinden Üyeler Bununduğundan THR, Konağın MHC-1 ve -2 Moleküllerini Diğerlerinden Ayırt Edecek Özelliktedir T Lenfositleri Konağa Ait Olmayan bir MHC ile Karşılaştığında Saldırı Başlatabilir

Antijen Tanım: Bağışıklık sistemi tanıma reseptörlerinin tanıdığı partikül veya moleküllerdir. 1- Doğal yanıtta PRR'ler, antijen üzerindeki moleküler örgüleri tanıyan reseptörleridir ve şunları tanır: a- PAMP (patojen ilişkili moleküler örgüler/motifler); b- DAMP (vücutta hasar sonrası ortaya çıkan ve öz antijenlere ait hasar ilişkili moleküler örgüler/motifler). 2- Edinsel yanıtta antijen üzerindeki özgül epitopu BHR tanır; peptid antijenden kesilerek sunulan özgül epitopu THR tanır. Özgül epitoplar PAMP'tan veya DAMP'tan üretilmiş olabilir, veya bireyin antijenle immünizasyonu (enfeksiyonu veya aşılanması) sonucu üretilmiş olabilir. Öz antijenlerin isimlendirmesinde molekül isminin sonuna antijen kelimesi eklenir; örnek, albumin antijeni, DNA antijeni, MHC antijeni, HLA antijeni, öströjen antijeni, immünglobulin antijeni, gibi.. SALDIRGAN İMMÜNOPATOLOJİLER: Öz antijene yanıt otoimmün hastalıkları, masum antijene yanıt alerjik hastalıkları, transplanta yanıt transplant dokusunun reddine yol açar. İmmünojen Tanım: Mutlaka edinsel bağışık yanıt uyandıran antijenlere immünojen ismi verilir.

Antijen işleme tanım MHC-1'e yüklenecek peptidlerin ağırlıklı olarak 8-10 amino asit; MHC-2'ye yüklenecek peptidlerin ağırlıklı olarak 18-20 amino asit boyunda peptidlere parçalanması

MHC-1 aslında sitozolik antijenin işlenmesi ve sunulması içindir 8 MHC-1 aslında sitozolik antijenin işlenmesi ve sunulması içindir

1- Sağlıklı veya tümör hücresinde ifade edilen tüm peptidlerin bir kısmı yanlış katlanır. Bunlar 8-10 amino asit boyunda epitoplara parçalanarak MHC-1 ile hücrenin yüzeyinde sunulur Yanlış katlanma

2- Virüsle enfekte hücrede ifade edilen viral peptidlerin çoğu stres nedeniyle yanlış katlanır ve 8-10 amino asit boyunda sitozolik epitoplar olarak MHC-1 ile hücrenin yüzeyinde sunulur Yanlış katlanma

3- Hücreye hala girmekte olan virüslerden endozoma alınanların peptidleri 8-10 amino asit boyunda epitoplara parçalanarak MHC-1 ile hücrenin yüzeyinde çapraz sunulur

4- Timik epitel hücrelerce endozoma alınan öz peptidler 8-10 amino asit boyunda epitoplara parçalanarak MHC-1 ile hücrenin yüzeyinde çapraz sunulur

MHC-2 aslında endozomal antijenin işlenmesi ve sunulması içindir 9 MHC-2 aslında endozomal antijenin işlenmesi ve sunulması içindir

Fagolizozoma alınan antijenler ve tümusda öz proteinler 18-20 amino asit boyunda epitoplara parçalanarak MHC-2'ye yüklenir ve hücrenin yüzeyinde sunulur

Timik epitelde ve periferde stresli hücrede ifade edilen tüm sitozolik peptidlerin yanlış katlanlardan bir kısmı fagolizozoma girerek 18-20 amino asit boyunda epitop olarak MHC-2'ye yüklenir ve hücrenin yüzeyinde çapraz sunulur

B lenfositine antijen sunumu 10 B lenfositine antijen sunumu

Kemik iliğinde retiküler hücreler ve dalakta folüküler dendritik hücreler serbest antijeni PRR'ler ile veya opsonize antijeni opsonin tanıyan reseptör ile tutarak B hücresine sunarlar antikor Antikor reseptörü

T Lenfositinin Antijen Tanıyan Reseptörü= THücreR 11 T Lenfositinin Antijen Tanıyan Reseptörü= THücreR

THR dimer ve BHR tetramerlerinin karşılaştırması Hafif zincir λ (gen) veya Hafif zincir κ (gen) Tek gende: Ağır zincir μ veya Ağır zincir γ1 Ağır zincir γ2 Ağır zincir γ3 Ağır zincir γ4 Ağır zincir α1 Ağır zincir α2 Ağır zincir δ Ağır zincir ε Uzun zincir β (gen) veya Uzun zincir δ (gen) Kısa zincir α (gen) veya Kısa zincir γ (gen)

THR yapısı ve bölgeleri

THR'nin hem antijeni hem de MHC'yi tanıması

Afinite = Tanıma Bağlanması 12 Afinite = Tanıma Bağlanması

TARAFLARARASI AFİNİTEDE (TANIMA BAĞLANMASINDA) KULLANILAN KİMYASAL BAĞLAR Su itici yapı Su itici yapı Hidrojen İyonik Van der Waals Hidrofobik bağı bağ bağı bağ

AFİNİTEde KURALLAR Afinite 10-3 M'dan düşük ise BİRBİRLERİNE KENDİLİĞİNDEN YAPIŞMA ve AYRILMA süreklidir, bağlanma sayılmaz Afinite 10-4-10-5 M arasında ise bağlanma kapasitesi vardır ama sinyal gönderemez Afinite 10-6 civarında ise çok zayıf sinyalli bir bağlanma söz konusudur EĞER bağlanma 10-7-10-12 M arasında ise Reseptör-Ligand ilişkisi kurulur (önce anahtar-kilit gibi, sonra daha sıkı yaklaşma), sinyal vardır Eğer bağlanma 10-12 M'dan yüksek ise bağlanmanın ayrılması çok zordur, istenmeyen bağlanmadır

AFİNİTE'nin Molar hesabı: 1 mol İmmün Kompleks kaç Litre suyla seyreltildiği birbirlerinden ayrılıyor 1 L suda (1 M = 100 M) 1 mol reseptör-ligand Su 10 L suda (0,1 M = 10-1 M) + 100 L suda (0,01 M = 10-2 M) 10.000 L suda (0,00001 M = 10-5 M) 1.000.000.000.000 L suda (10-12 M) 1 trilyon Litre suyla seyreltildiği halde hala birbirinden ayrılmayan İmmün Kompleks birbirine çok güçlü bağlanmış demektir

Paratopda bulunan CDR'ler ile epitopta bulunan antijenik determinantlar arasındaki afinite bağlanmanın kudretini tayin eder Antijenik determinantlar BHR'de ağır zincirin veya THR'de β'nın CDR1, CDR2 ve CDR3'ü BHR'de hafif zincir veya THR'de α'nın CDR1, CDR2 ve CDR'ü

MHC'nin THR'yi tanıma yeri ile THR'nin MHC'ye bağlandığı yer arasındaki afinite, MHC-THR arasındaki bağlanmanın kudretini tayin eder THR'nin MHC'ye bağlandığı yer MHC'nin THR'yi tanıdığı yer

TERMİNOLOJİ Somatik gen üretimi: Lenfosit gelişirken ilk ekzon üretiliyor Allel: Bir kromozom seti üzerindeki genin bir diğeri üzerindeki farklı eşdeğeri MHC: Majör doku-uyum antijeni (major histocompability complex) HLA: Human Leukocyte Antigen Lokus: Kromozom üzerinde pozisyon/yerleşke Eşuyaran: Özellikle profesyonel antijen sunucu hücre tarafından Tehlike/Zarar vericiyi bildiren yüzey molekülleri (B7'ler, vb..) Gen: mRNA başlama pozisyonu mRNA'dan translasyon başlama pozisyonu Promotor dizisi Sonlanma dizisi Çift sarmal DNA Yükseltici dizi 1. Ekzon bölgesi 2. Ekzon bölgesi Üzerine transkripsiyon faktörleri bağlanır İntron bölgesi