İMMÜN SİSTEM BİYOKİMYASI Dr. Akın Yeşilkaya 2008-2009 Eğitim Yılı

Amaç İmmün sistemi tanıtmak İmmün sistemde rol alan elemanları tanıtmak İmmün sistemde yer alan elemanların molekül yapılarını tanıtmak

Hedefler İmmün sistemde yer alan elemanların moleküler yapılarını öğrenmek İmmün sistemde yer alan elemanların biyokimyasal mekanizmalarla fonksiyonlarını yerine getirdiğini öğrenmek

İmmün Sistemin tek bir amacı vardır: Kendinden olmayanı ayırt etmek. Yeşilkaya, A

Volvoks kolonisi Yeşilkaya, A

Makrofaj’ın E.coli ye saldırısı (6.000x) Bakteri hücreleri ile etrafı sarılmış B-hücresi (8.500x) NGS’den alınma

HIV tarafından saldırıya uğramış bir makrofaj (30.000x) Bir bakteriye psödopod uzantı yapan makrofaj (10.000x) NGS’den alınma

İnsanda 2 tip immün sistem bulunur: Hücresel Bağışıklık (T Lenfositler) Mantarla enfekte olmuş hücrelere karşı Virüsle enfekte olmuş hücrelere karşı Yabancı dokuya karşı Humoral Bağışıklık (B Lenfositler) Bakterilere karşı Hücre dışındaki virüs enfeksiyonlara karşı Yabancı maddelere karşı Yeşilkaya, A

Birçok kronik hastalık otoimmün bozukluk olarak karşımıza çıkmaktadır. İmmünoloji sayesinde Hastalıklarını teşhisi Hastalıkların gidişi Hastalıklarda yeni tedavi yaklaşımları Yeşilkaya, A

Antijen veya İmmünojenler, immünojenik cevaba neden olan bileşiklerdir Antijeniteye yol açan faktörler:  Antijenin dozajı, Antijenin yapısı, Verilme şekli, Organizmanın immünizasyonu Yeşilkaya, A

Antijenin Kimyasal Yapısı Protein, polisakkarit, glikolipid, nükleik asit ve polinükleotidler Komplekslik ile immünojenlik artmaktadır. Homopolimer aminoasitler zayıf, Heteropolimer aminoasitler ve Aromatik aminoasitler kuvvetli immünojendir. Yeşilkaya, A

Büyüklükleri En potent immünojenler 100.000 Da'dan büyük olanlardır. Fakat 10.000 Da altındakilerin immünojeniteleri zayıftır. Yeşilkaya, A

Haptenler Tek başına immünojenik reaksiyon vermiyen bileşiklere bağlandıklarında immünojenik cevaba neden olan bileşiklerdir.  Örneğin Monosakkaridler, Lipidler, ACTH, Prostaglandinler, Arsphenamid gibi toksinler, Barbitüratlar, sülfonamid gibi ilaçlar vs… Yeşilkaya, A

Antijenik Determinant Antijenin antikor ile reaksiyona giren bölgesine Antijenik Determinant (Epitop) denilir. Antijenin büyüklüğü ile kompleksliği antijenik determinant sayısı ile doğru orantılıdır. Antijenik determinant en az 4 aminoasitden oluşur. Yeşilkaya, A

Antijenik Determinat

Valans ise antijenik determinantın effektif sayısıdır.   İmmünopotens ise antijenin ihtiva ettiği antijenik determinatların kapasitesidir. Yeşilkaya, A

Antikor (Antibody, İmmünoglobulinler) Protein karakterinde olup canlı tarafından yabancı bir maddeye karşı üretilen moleküllerdir.   Antijen ile reaksiyona giren ve antikor aktivitesi taşıyan moleküller immünoglobulinlerdir. Antikor yapısal olarak bir glikoproteindir. (% 82-96 protein, % 4-18 karbohidrat Yeşilkaya, A

1972 Nobel ödülü sahipleri (Tıp) İmmünoglobulinlerin yapısı ilk defa 1959 yılında Gerald EDELMAN ve Rodney PORTER tarafından aydınlatılmıştır. 1972 Nobel ödülü sahipleri (Tıp) Gerald Edelman Rockefeller Üniversitesi New York, NY, USA 1929 - Rodney Porter 1917-1985

2 adet hafif zincir (25 kDa) (Light) Edelman 1959 yılında, Disülfit bağlar merkaptoetanol ile, nonkovalent bağlar ise 8 M üre ile redüklendiğinde yapılan kromatografik analizlerde:   2 adet hafif zincir (25 kDa) (Light) 2 adet ağır zincir (50 kDa) (Heavy) L ve H zincirleri nonkovalent güçler ve kovalent olan disülfit bağlar ile birbirine bağlanmıştır. Yeşilkaya, A

Fab = antijen bağlayan fragman 1959 yılında Rodney PORTER Papain IgG  2 Fab + Fc 150 kDa  2 x 50 kDa + 50 kDa   Fab = antijen bağlayan fragman Fc = kristalize olabilen ve kompleman fiksasyonda rol oynayan fragman Fab bölgesinde hapten veya antijen bağlanma bölgeleri bulunmaktadır. Yeşilkaya, A

L zinciri 2 tipte olabilir: k ve l 214 aminoasitden oluşurlar yarısı değişken (variable, v), yarısı sabit (constant, c) değişken bölge N-terminalinde, sabit bölge C-terminalindedir (sistein H zinciri ile disülfit bağı yapar) İki zincir birbiri ile % 40 homoloji gösterir. Yeşilkaya, A

H zinciri 446 aminoasitden oluşur zincirin 1/3’ü değişken bölge (v), 2/3’ü sabit bölge’den (c) oluşur. L ve H zincirlerindeki değişken bölgede bir de hipervariyabilite gösteren aminoasitler vardır (Antijen bağlanma bölgesi veya komplementerliği tayin eden bölge, CDR). Yeşilkaya, A

H zinciri H zincirinin sabit kısmının 5 farklı tipi bulunur. Molekül ağırlıkları 50-70 kDa’dur. g zincirinin 4 altünitesi bulunur: g1, g2, g3 ve g4 a m g d e A M G D E Yeşilkaya, A

İmmünoglobulinler H zincirinin farklılığı immünoglobulin sınıflarını oluşturur. 2 g zinciri 2 k veya 2 l ile birleşerek IgG’yi oluşturur. Hafif zincir Ağır zincir Zincir yapısı IgG k veya l g k2g2 veya l2g2 IgA a (k2a2)n veya (l2a2)n IgM m (k2m2)5 veya (l2m2)5 IgD d k2d2 veya l2d2 IgE e k2e2 veya l2e2 Yeşilkaya, A

İmmünoglobulinin şematik gösterimi

Bir İmmünoglobulin Fab birimleri Antijen bağlanma bölgesi Karbohidrat zinciri Fc birimi Stryer, Biochemistry

İmmünoglobulin-Antijen

İmmünoglobulindeki Menteşe

İmmünoglobulinler arasındaki en önemli fark zincirler arası disülfid köprüleridir.

J Zinciri J zinciri: Küçük bir glikopeptid olup yüksek miktarda aspartat ve glutamat ihtiva eder. (MW 15 kDa, 137 aminoasit))

Sekretör Komponent Sekretör komponent: tek bir polipeptid zinciridir (MW: 70 kDa) Yüksek miktarda karbohidrat içerir.

Biyolojik Aktif olan İmmünoglobulinler Serum Konsantrasyonu (mgml) Kütle (kDa) Hafif zincir Ağır zincir Zincir yapısı IgG 12 150 k veya l g k2g2 veya l2g2 IgA 3 180-500 a (k2a2)n veya (l2a2)n IgM 1 950 m (k2m2)5 veya (l2m2)5 IgD 0,1 175 d k2d2 veya l2d2 IgE 0,001 200 e k2e2 veya l2e2 Yeşilkaya, A

Biyolojik Aktif olan İmmünoglobulinler İmmünoglobulin G (IgG) Total immünoglobulinlerin % 70-75’ini oluşturur. İmmünoglobulin G insan plasentasını geçebilen tek immünoglobulindir. Yeşilkaya, A

Fc reseptörüne bağlanma   IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 Oran 70 20 6 4 Yarılanma ömrü (gün) 23 7 Plasental geçiş +++ + Kompleman fiksasyonu ++ - Fc reseptörüne bağlanma Antikorun Fc reseptörüne pasif şekilde bağlanması makrofajın aktivasyonuna neden olur. Makrofaj bu şekilde sitotoksik fonksiyonunu yerine getirir. Yeşilkaya, A

İmmünoglobulin A (IgA) İnsan serum immünoglobulinlerin % 15-20’sini oluşturur. Mukozal immün sistemin en önemli immünoglobulinleridir. Sekrete edilen IgA’nın MW 400.000 Da’dur. Özellikle tükürükte, göz yaşında, bronşiyal sekresyonda, nazal mukozada, prostatik sıvıda, vajinal sekresyonda ve ince barsağın mukozal sekresyonların lokal enfeksiyonlarında, ilk savunma mekanizmasıdır. Sekretör komponent ile birlikte olduğunda proteolitik aktiviteye direnç gösterir. Yeşilkaya, A

İmmünoglobulin M (IgM) Total immünoglobulinlerin %10’unu oluşturur. Pentamer formda bulunur (MW 900.000 Da) Büyüklüğünden dolayı ekstravasküler sahaya geçemez. Kompleman sistemi en etkin olarak aktive eden immünoglobulindir. B hücrelerin yüzeyinde ifade edilen majör immünoglobulindir. Yeşilkaya, A

İmmünoglobulin D (IgD) B Lenfositlerin üzerinde membran reseptörü olarak bulunur. Antijen uyarımlı lenfosit farklılaşmasında rol alır. Biyolojik fonksiyonu tam olarak anlaşılamıştır. Hem sekresyonu uğrayan hemde membranda ifade edilen formları vardır. İmmünoglobulinler arasında en uzun menteşe bölgesine sahiptir. Kronik enfeksiyonlarda artmaktadır.

İmmünoglobulin E (IgE) Serumda çok düşük miktarlarda bulunur. Yaklaşık olarak MW 190 kDa'dır. Bazofillere ve mast hücrelerine Fc parçası ile tutunur. Özellikle allerjik reaksiyonlarda (Tip I aşırı duyarlılık reaksiyonunda) en önemli immünoglobulindir. IgE ayrıca parazitik enfeksiyonlarda da rol alır. Yeşilkaya, A

Noyan, A’dan alınma

B-Lenfositler Membranlarında bulunan reseptörlere antijen bağlanması ile harekete geçerek farklılaşır ve prolifere olur.  Reseptör genelde bir IgM’dir (ağır zinciri mm’dir) Membrana bağlı antikor, hücreyi aktif hale getirdikten sonra sekrete edilen antikor ile aynı özelliklere sahiptir. Sekrete edilen IgM’in ağır zinciri ms’dir. Reseptördeki sinyal muhtemelen fosfolipaz C yolu ile fosfatidil inozitol mekanizmasını harekete geçirmek şeklinde, hücre içine iletilir. Yeşilkaya, A

T-Lenfositler Hücresel immün cevaptan sorumludur. T-hücreleri limfokinler denilen peptid ve protein türü molekülleri sekrete ederler. Hormon benzeri olan bu moleküller diğer hücrelerin hareketlerini ve aktivitelerini yönlendirir. Örneğin: Interlökin-2 (IL-2), g-İnterferon (g-IFN), Koloni stimüle edici faktör (CSF), Tümör nekrosis faktör (TNF) vs… Yeşilkaya, A

T hücreleri kanser hücresine saldırırken (10.000x) NGS’den alınma

T-Lenfositler Hücrenin yüzeyinde T-hücre reseptörü var. T Hücre Reseptörünün Antikordan farklılıkları: T-hücre reseptörü sekrete edilemez. Dolayısıyla humoral immün cevaba katılamaz. T-hücre reseptörleri yabancı molekülleri tanıyamazlar. Onun için yabancı molekülün T-hücresine özel membran proteinleri ile tanıtılması lazım (MHC tarafından oluşturulan HLA antijenleri) Birçok T-hücresi bu sayede çok küçük (10 birimden kısa) peptidleri tanıyabilmektedir. Yeşilkaya, A

T Hücre Reseptörü

T-Hücre çeşitleri Sitotoksik T hücreleri: MHC proteine bağlı olan hücrelere bağlanarak onları yok eder. (Perforin) Yardımcı T-hücreleri: B-lenfositlerine bağlanarak onların proliferasyonunu sağlar. Supressör T-hücreleri: Yardımcı T hücrelerinin aktivitelerini baskılar. Yeşilkaya, A

Sitotoksik bir T lenfositin (ok ile işaretli) influenza virüsü ile enfekte olan bir hedefe saldırısı. Her bir resim 30 dakika arayla çekilmiştir. Resimler Mark T. Esser ve Vivian Lam Braciale (University of Virginia) tarafından çekilmiştir.

Major Histocompatibility Complex (MHC) T hücreleri için antijen olan küçük peptid fragmanlarının tespitini sağlayan proteinleri kodlayan gen sistemidir. Transplantasyondaki doku uyuşmazlığının nedenleri incelenirken tespit edilmiştir. Bu gen bölgesi yaklaşık olarak 3000 kb’dan oluşmaktadır. Genler 2 sınıf transmembran proteinin kodlanmasından sorumludur. Yeşilkaya, A

MHC Proteinleri (Human Leukocyte Antigens) Sınıf I proteinleri (HLA class I): Sitotoksik T hücreleri için birer yabancı epitopu (antijenik determinant) oluşturur. Nerdeyse bütün hücrelerde bulunur. Sınıf II proteinleri (HLA class II): Yardımcı T-hücreleri için birer epitop oluşturur. Sadece immün sistem ve fagositlerde bulunur. MHC proteinleri oldukça değişkendir. İlişkisiz iki bireyin eş sınıf I ve II proteinleri içermesi çok az ihtimaldir. (<10-4) Yeşilkaya, A

HLA Class I 3 boyutlu HLA Class I

HLA Class II

Şükür hoca bitiriyor... MHC class II proteinin bir T hücre reseptörüne bir immünojeni tanıtması