Антигены
Антигены n Антиген – это биополимер органической природы, генетически чужеродный для макроорганизма, который при попадании в последний распознается его иммунной системой и вызывает иммунные реакции, направленные на его устранение
Свойства антигенов Антигенность (эпитоп) – активация иммунной системы и взаимодействие с Ат n Специфичность – способность индуцировать иммунный ответ к строго определенному биотопу (поликлональный иммунный ответ) n Иммуногенность – способность вызывать в организме к себе специфическую защитную реакцию n
Антигенность Антигенная детерминанта или эпитоп: • Линейные или секвенциальные – первичная аминокислотная последовательность пептидной цепи. • Поверхностные или конформационные – расположены на поверхности антигена, возникшие в результате вторичной конформации. • Концевые эпитопы • Центральные эпитопы
Антигенность Авидность – суммарная сила, с которой связаны между собой сложные антигенные молекулы между собой и со всей популяцией антител, которые образованы на эпитопы (антигенные детерминанты) имеющиеся на данной молекуле Аг. n Авидность зависит от аффинности. n
Антигенность n Аффинитет – это степень соответствия, определенная прочность связи между эпитопом и Аг-связывающим сайтом (или местами молекула Ат, которое выработалось по отношению к этому эпитопу). Чем ближе это соответствие, тем сильнее гидрофобные и электростатические силы, тем выше аффинитет.
Антигенность n n n Чужеродность – определяется способностью ИКК распознавать свой собственный генетический материал. Перекрестно реагирующие антигены – антигеннные детерминанты имеющие подобие у генетически неродственных существ или веществ. Сходство антигенных детерминант стрептококка и мембраны почек и т. п. Антигенная мимикрия – маскировка антигенами другого организма для защиты от факторов иммунитета.
Иммуногенность 1. Молекулярные особенности антигена: природа (белки и полисахариды, НК и липиды), химический состав (белки-разнообразие аминокислот, изомерия белков – левовращающие, иммунодоминантность- сродство Аг-детерминант к рецепторам АПК), молекулярная масса (молекулы с массой <5 к. Д не иммуногенны, олигопептид 6 -12 аминокислот и >), структура (агрегаты молекул и корпускулярные Аг), растворимость (способность образовывать коллоидные растворы) и др. 2. Кинетика ангигена в организме – динамика поступления Аг и его выведение, место и способ введения, количество Аг. 3. Реактивность макроорганизма – наследственность и функциональные характеристики.
n n n Классификация антигенов По происхождению – экзогенные и эндогенные (аутоантигены и неоантигены – в результате мутаций) По природе –биополимеры (белки) и небелковые ( полисахариды, липиды, НК, ЛПС) По молекулярной структуре – глобулярные и фибрилярные По степени иммуногенности – полноценные и неполноценные (гаптены и полугаптены) По степени чужеродности – ксено-(гетероантигены), алло(групповые), изоантигены (индивидуальные) По направленности активации и обеспеченности иммунного реагирования – иммуногены (Т-зависимые и Тнезависимые), толерогены, аллергены, суперантигены
Виды иммуногенов n n Тимусзависимые АГ (природные антигены) – вызывают полноценное развитие специфического иммунного ответа, начинается только после подключения CD 4 (Тх). Тимуснезависимые Аг (полисахариды) и имеют многократно повторяющиеся идентичные эпитопы, значит при достаточно высокой концентрации Аг способны к поликлональной активации значительной части популяции В-л.
Виды иммуногенов толерогены -антигены, способные подавлять иммунные реакции n аллергены – антигены, способные вызывть аллергические реакции n Суперантигены (St. энтеротоксин, вирус Э-Б, бешенства, ВИЧ и др. ) n
Антигены
Антигены бактерий К-антиген n Н-антиген n L, B, Vi антигены n А, М – антигены n О-антигены n Экзотоксины n Протективные антигены – антиген высокоиммуногенные n
Вирусные антигены n n Коровые или ядерные Капсидные Суперкапсидные V-антигены – Н – гемагглютинин и N -нейраминидаза
Антигены человека 1. n n 2. n n Аг групп крови – система АВО (Н – 3 углеводных остатка, А – имеет дополнительный 4 остаток N-ацетил-Dгалактоза, и В - +D-галактоза), выделяют 4 группы крови: 0 (I), A (II), B (III), AB (IV) Rh – фактор (D/d, C/c, E/e) Rh+, Rh-.
Рецепторы, встроенные в мембрану эритроцита, являются антигенами организма (изоантигены) в том числе антигены А и В системы АВО и резус фактор
МНС-антигены Каждый организм обладает уникальным набором антигенов, свойственных только ему самому. Эти антигены кодируются группой генов, находящихся у человека на 6 хромосоме, и называются антигенами главного комплекса тканевой совместимости и обозначаются МНС-антигены (англ. Major histocompatibility complex). МНС-антигены человека впервые были обнаружены на лейкоцитах и поэтому имеют другое название - HLA (Human leucocyte antigens). МНС-антигены относятся к гликопротеинам и содержатся на мембранах клеток организма, определяя его индивидуальные свойства и индуцируют трансплантационные реакции, за что они получили третье название - трансплантационные антигены. Кроме того, МНС-антигены играют обязательную роль в иммунном ответе на любой
Антигены гистосовместимости
Антигены гистосовместимости n n n Гликопротеиды Альфа-цепь – обладает высокой сорбционной активностью по отношению к пептидам Бета-цепь – «налипает» на альфа 3 -домен после экспресии данной цепи на цитоплазматической мембране клетки
Антигены гистосовместимости n n В соответствии с биохимическим строением и функцией HLA-антигены подразделяются на антигены класса I, антигены класса II и антигены класса III. HLA-антигены класса I кодируются генами локусов A, B и C и являются так называемыми трансплантационными антигенами. Они присутствуют на поверхности всех ядросодержащих клеток. HLAантигены класса I необходимы для распознавания трансформированных клеток цитотоксическими Тлимфоцитами.
Антигены гистосовместимости n n HLA-антигены класса II кодируются генами локусов DR, DP, DQ. Они располагаются в основном на мембранах B-лимфоцитов, активированных Tлимфоцитов, лейкоцитов, моноцитов, макрофагов и дендритных клеток. Гены этого класса контролируют силу иммунного ответа. HLA-антигены класса III являются компонентами системы комплемента и цитокинами; кодируются генами локусов С 2, С 4 а, С 4 в и др. Они контролируют синтез молекул комплемента - неспецифического фактора иммунной защиты организма.
Опухольассоциируемые антигены По локализации – сывороточные и мембранные (TSTA –Tumor-specific transplantation antigen) n Природа Аг – вирусные, эмбриональные, нормальные гиперэкспрессируемые и мутантные антигены n
CD-антигены n n n Антигены кластеров дифференцировки клетки или CD антигены (Cell Differentiation Antigens или Claster Difinition) Гликопротеиды – семейство иммуноглобулинов CD 3 – Т-лимфоциты CD 4 - Т-хелперы CD 8 – Т киллеры CD 19 -22 - маркеры В-лимфоцитов
Процессинг Аг в макроорганизме Происхож Входные дение Аг ворота Факторы иммунной защиты Механиз мы защиты Врожденные Приобретенн Исход ые Экзогенн ые Эндогенн ые Кожа Слизистые ЖКТ Дыхательн ые пути Урогенитал ьный тракт Кровь Лимфа Механически е барьеры Физикохимические барьеры Биологическ ие барьеры Антителооб разование Иммунный фагоцитоз ЕК (NK) ГЗТ ГНТ Толерантнос ть Иммунная память Инактива ция Деструкц ия Выведен ие Аг Ареактив Восстановле ние гомеостаза Формирован ие иммунной памяти Формирован ность ие иммунной толерантнос ти Формирован ие аллергии
МНС Главный комплекс гистосовместимости представляет собой группу генов и кодируемых ими рецепторов, расположенных на поверхности клеток n Играет огромную роль в распознании чужеродных агентов и развитии иммунного ответа n
МНС Особенности главного комплекса гистосовместимости: n Полигенность- наличие нескольких неаллельных генов, белковые продукты которых имеют похожее строение и выполняют идентичные функции n Полиморфизм – присутствие многих аллельных форм одного и того же гена. n
МНС Все гены комплекса наследуется по кодоминантному типу (оба аллеля дают равноценный вклад в формирование фенотипа)
Схематическое изображение структуры гена тяжелой цепи и строения молекулы белка МНС -1
Cтроения молекулы МНС -1 n n Молекула МНС 1 класса состоит из тяжелой белковой цепи с нековалентно связанной с полипептидом Бетта-2 -микроглобулином (легкая цепь). Тяжелая белковая цепь молекулы МНС-1 класса состоит: внеклеточной части (3 домена), трансмембранного белка (сегмента) и внутриклеточного фрагмента (цитоплазматического хвостового домена)
Строения молекулы МНС -1 Трансмембранный сегмент состоит из гидрофобных а. к. о. и пронизывает липидный бислой. n Белок бетта-2 -микроглобулин имеет неизменную последовательность, по структуре соответствует С-домену Ig. Он кодируется геном, не сцепленным с МНС. n
Строения молекулы МНС -1 n Внеклеточный участок аминокислотной последовательности образуют 3 домена – альфа 1, 2, 3. В альфа 2 и 3 доменах имеется по одной внутрицепочечной дисульфидной связи, которая дает петлю. Домен альфа 3 гомологичен по а. к. последовательности С-доменам Ig.
Строения молекулы МНС -1 n Домена 1 и 2 формируют углубление, которое формируется из 4 -х антипарал-лельных слоев, С-концы которых связаны с альфаспиралями. Это есть антигенсвя-зывающая щель, соответствующая по форме антигенному пептиду (8 -10 а. к. о. ). Пептид коньюгируется с альфа-цепью нековалентными связями.
Строения молекулы МНС -1 n На поверхности клеток не может быть молекул МНС без пептидов, т. к. они просто не будут экспрессированы. TCR распознает МНС рецептор (антиген. HLA) и пептид, находящийся в антигенсвязывающей щели (тримолекулярный комплекс). Связь в комплексе стабилизируется с помощью вспомогательных молекул.
Строения молекулы МНС -1 n Молекулы МНС разных аллельных вариантов связывают пептиды с определенными остатками а. к. в якорных позициях – Сконцевой остаток с N-конца. Такая высокая специфичность между белком и пептидом обуславливает полиморфизм генов МНС и наличие нескольких белков со сходными функциями на каждой клетке.
Строения молекулы МНС -2 n n Продукты МНС-генов 2 класса – это гетеродимерные гликопротеиды, состоящие из тяжелой (альфа) и легкой (бетта) полипептидных цепей. Внеклеточная часть обеих цепей свернута в два домена (альфа 1, 2 и бетта 1, 2) и соединена коротким пептидом с трансмембранным сегментом в 30 а. к. , который переходит в цитоплазматический домен 10 -15 а. к.
Схема структуры генов обоих цепей и строения молекулы белка МНС 2
Строения молекулы МНС -2 Домены альфа-2 и бетта-2 гомологичны а. к. последовательности С-доменам Ig. Дисульфидная связь внутри бетта 1 домена замыкает петлю из 64 а. к. о. n Домены альфа-1 и 2, бетта 1 - гликозилированы, а бетта 2 - нет. n Домены альфа-1 и 2 - консервативны, бетта 1 и 2 -высокополиморфны n
Строения молекулы МНС -2 n Антигенсвязывающий участок формируют совместно альфа-1 и бетта 2 домены. Он открыт с обеих сторон, что позволяет связывать более длинные пептиды (до 30 а. к. о. ).
Презентация антигенов n n МНС I – активация Т -CD 8 киллеров МНС II – презентация Аг АПК и Т-CD 4 – хелперам.
Презентация антигенов
Презентация антигенов n Основной функцией белков МНС является регуляция иммунного ответа. Молекулы антигенов HLA обеспечивают представление Аг Т -л. C помощью TCR клетка Т-л связывается с комплексом МНС- 1 или МНС-2 с пептидом – антигеном. Один участок молекулы TCR вступает в химическую связь с молекулой МНС- 1 или МНС -2, другой участок – с пептид-антиген. В презентации участвуют и корецепторные молекулы Т-л CD 4 (вступает в связь МНС-2) с и CD 8 (МНС-1).
Презентация антигенов c участием МНС класса 2 n Пептиды, образующие комплекс с белками МНС-2 образуются в результате протеолиза белков, захваченных клеткой посредством эндоцитоза или фагоцитоза. В эндоплазматическом ретикулуме молекула МНС-2 находится в комплексе с инвариантной полипептидной цепью. Эта цепь обеспечивает экспозицию молекул МНС-2 внутрь эндосом или фаголизосом.
Презентация антигенов с участием МНС класса 2 n В мембранных внутриклеточных структурах есть специальная область (компатмент), в которой сливаются эндосомы и лизосомы с поглощeнным внеклеточным содержимым. Только при участии пептида молекула MHC-2 принимает правильную конформацию и экспрессируется на мембране. В наслоении пептида на антигенсвязывающую щель принимает участие молекула HLA-DM, которая индуцирует высвобождение CLIH-пептида.
Презентация антигенов с участием МНС класса 2 В итоге комплекс пептид-МНС-2 в составе секреторной вакуоли перемещается к клеточной мембране. Если чужеродного пептида мало, то молекулы МНС связываются с фрагментом CLIP, если пептиды, не способны связаться с молекулой МНС-2, то Они разрушаются в фаголизосомах.
Презентация антигенов с участием МНС класса 2 n n n Комплекс пептид-молекула МНС-2 активирует Т-л, индуцировать их пролиферацию и секрецию различных цитокинов. АПК выделяют ФНО-альфа, который приводит к образованию радикалов кислорода, способных уничтожать внутриклеточные микроорганизмы Активированные Т-л стимулируют образование антител
Презентация антигенов с участием МНС класса 1 n n Пептиды, презентация которых осуществляется при помощи молекул МНС-1, происходит из белков цитоплазмы (вирусные инфекции, мутантные клетки, опухолевые и др. ). Маркировка таких Аг осуществляется при помощи белка убиквитина. Расщепление белков происходит протеасомами (мультипротеазные комплексы). Кодируются генами, расположенными внутри МНС и на ЭПР. Вступая в связь с пептидами образуют биологически правильную конформацию МНС-1 и направляются для экспрессии на клеточную мембрану.
Презентация антигенов с участием МНС класса 1 n В процессе поставки пептидов к ЭПР участвуют 2 АТФ-связывающих полипептида (ТАР-1 и ТАР-2), которые в мембране ЭПР формируют гетеродимер ориентированный в полость ретикулума, а АТФ-связывающими участками – в сторону цитозоля. ТАР имеют сродство к пептидам на С-конце МНС-1. Гены ТАР-1 И ТАР-2 расположены внутри комплекса МНС.
Презентация антигенов с участием МНС класса 1 В процессе связывания пептида с молекулой МНС-1 в антигесвязывающей щели участвуют, белки – шапероны (кальнексин, тапасин, калретикулин и др). n В комплексе с МНС-1 только CD 8 Т-л распознают пептидные антигены. n
Презентация антигенов с участием МНС класса 1
Презентация антигенов с участием МНС класса 1
