Растенок - все о здоровье детей и будующих мам.
ГлавнаяНовостиКонтакты
 

Протеомика главного комплекса тканевой совместимости

Протеомика главного комплекса тканевой совместимости
Для того чтобы лучше представить соотношение белковых молекул системы HLA и кодирующих их генов, целесообразно вновь обратиться к схеме, предложенной Р. Вассмаусом, которая удачно сочетает взаимоотношения указанных параметров. Как следует из этой схемы, молекулы HLA класса I состоят из полиморфной a-цепи с молекулярной массой приблизительно 45 кДа и неполиморфного b2-микроглобулина (b2m) с молекулярной массой 11,5 кДа, кодируемого геном, который находится на хромосоме 15.

Гликозилированная a-цепь состоит из трех внеклеточных доменов (а1, а2 и а3), трансмембранного домена и внутриклеточного якоря. Экзон-интронная структура генов класса I в общем отражает разделение на функциональные домены. Как правило, гены HLA класса I состоят из восьми экзонов общей протяженностью 3,5 кйлобазы. Основной полиморфизм присущ доменам а1, и а2 кодируемым экзонами 2 и 3. Пространственная структура HLA-антигенов класса I впервые была определена на примере антигена HLA-A2 исследователями из группы П.


Бьеркмана, которые использовали для анализа растворимый антиген HLA-A2, состоящий из отщепленного с помощью папаина внеклеточного участка молекулы. Проведенный рентгеноструктурный анализ позволил построить пространственную модель HLA-A2 с точностью 0,26 нм. HLA-A2 состоит из двух наборов структурно гомологичных доменов: один набор образуется за счет а3 и b2m-доменов, расположенных около мембраны; другой набор сформирован а1- и а2-доменами, расположенными в отдалении от поверхности клетки.

Несмотря на то что а2-домен содержит дисульфидную связь, напоминающую подобную: связь в иммуноглобулиновых доменах, общая укладка а1- и а2-доменов не имеет ничего общего с константными и вариабельными участками иммуноглобулинов. Между b2-микроглобулином и а1- и абдоменами контакт более плотный, чем между а1, а2 наиболее близким к поверхности клетки а1-доменом. b2-Микроглобулин как бы поддерживает пространственно ориентированные a1 и a2-домены. Кроме того, b2-домен является стержневым для укладки a3-домена.


Наибольший интерес представляет, безусловно, организация a1 и а2-доменов, так как именно эта часть молекулы отвечает за рестриктированное распознавание антигенов Т-клеточными рецепторами. Несмотря на то что гомология между а1- и a2-доменами выражена слабо, они имеют общую структурную организацию и происхождение, так как появились вследствие дупликации генов.

Каждый домен состоит из антипараллельных b-тяжей, сформированных четырьмя фрагментами молекулы, которые образуют в итоге N-концевую часть домена. У каждого из доменов есть С-концевой а-спиральный район. При объединении доменов формируется платформа из b-тяжей двух доменов. Спирали располагаются по бокам этой платформы под углом 40° к ее оси, т. е. а1- и а2-домены образуют щель, или корзину, дно которой образовано b-структурой, а боковые части —а-спиралями. Размер данного региона приблизительно составляет 2,5x1x1 д нм. Он может связывать иммунодоминантные пептиды длиной 8-11 аминокислот.

Спиральные участки а1- и a2-доменов состоят из двух а-спиралей.


Первая спираль абдомена является более короткой (1,5 оборота, 50-55 аминокислотных остатков), за которой следует более длинная вторая а-спираль (7,5-8 оборотов, 57-85 аминокислотных остатков); угол между спиралями составляет 110°. Спиральный район а2-домена также начинается с короткой а-спиральной последовательности (около трех оборотов, 138-148 аминокислотных остатков), затем следует длинная а-спираль (150-175 аминокислотных остатков); угол между спиралями равен 130°. Глубокий желоб между а-спиралями а1- и а2-доменов является антигенсвязывающим участком. На дне этого участка есть углубления — карманы, принимающие непосредственное участие в связывании пептидов и обеспечивающие надежность связи между пептидом и взаимодействующим с ним участком молекулы HLA. Размер всей молекулы составляет 7 нм в длину, а размер ее внеклеточной части — 4-5 нм в поперечнике.

Вслед за кристаллографическим анализом молекулы HLA-A2 в целом был выполнен анализ молекул HLA-антигенов класса I, кодируемых уже аллельными вариантами HLA-A6801, HLA-A0201 и HLA-B2705. Несмотря на то что сравнительный анализ пространственной структуры этих антигенов выявил их принципиальное сходство, оказалось, что аминокислотные остатки а1- и а2-доменов изученных аллельных вариантов молекул HLA класса I варьируют. Так, при сравнении трех молекул: HLA-A0201, HLA-A6801 и HLA- В2705 — было установлено, что различия между ними затрагивают 11 аминокислот, находящихся в антигенсвязывающей бороздке. При кристаллографическом анализе выяснилось, что эти различия обусловливают различия в очертаниях карманов антигенсвязывающего сайта, чем, естественно, определяется связывание.

Как указывалось, антигенсвязывающая бороздка может вместить пептид, состоящий из 9-11 аминокислотных остатков. При этом концы бороздки у HLA класса I закрыты за счет взаимодействия боковых цепей аминокислотных остатков а-спиральных участков и крайних b-тяжей. Исследование структуры пептидов, взаимодействующих с определенными аллельными вариантами антигенов гистосовместимости, позволило установить.

что они имеют общие структурные черты, а именно наличие 2-3 консервативных участков последовательности аминокислотных остатков. Боковые цепи аминокислот в этих участках пептидов располагаются в карманах дна корзины, обеспечивая довольно прочное связывание пептида. Как правило, N- и С-концевые фрагменты пептида «заякориваются» в паре карманов, в то время как его центральная часть располагается свободно, что позволяет размещаться в бороздке пептидам разного размера и различной структуры. Профиль и характер (ионный, гидрофильный, гидрофобный) карманов варьируют от аллеля к аллелю HLA, обеспечивая их аллельную специфичность, что обусловливает разнообразие взаимодействий. Щель содержит карманы А, В, С, D, Е и F, которые различаются по своим химическим свойствам от одной молекулы (аллотипа), кодируемой конкретным аллельным вариантом, к другой. Это создает дополнительный, в том числе функциональный полиморфизм молекул HLA-A, HLA-В и HLA-Cw.

Новые данные о структуре антигенов HLA, пептидсвязывающих мотивов и о пептидах МIС класса I позволили дополнить представления о механизмах, осуществляющих полиморфизм HLA, в презентации иммунодоминантных пептидов.

Так, молекулы класса I (HLA-A, HLA-В и HLA-Cw) состоят из одной тяжелой цепи, связанной с легкой цепью (р2-микроглобулин). Р2-Микроглобулин продуцируется большинством клеточных типов в избытке, что обеспечивает достаточное количество легких цепей для сборки всех молекул гистосовместимости I класса, экспрессируемых клеткой. На большинстве ядросодержащих клеток экспрессировано 104-106 молекул гистосовместимости I класса. Продукты всех трех локусов генов HLA экспрессируются по кодоминантному типу (то есть все клетки одновременно экспрессируют продукты МIС-локусов и матери, и отца). Однако уровни поверхностной экспрессии молекул HLA-Cw, как правило, ниже таковых HLA-A и HLA-B.

Таким образом, основной сайт, определяющий структурный полиморфизм HLA класса I, — регион антигенсвязывающей щели. Этот полиморфизм влияет на электростатический заряд, гидрофобность и форму щели. Пептидсвязывающие свойства молекул, кодируемых определенными аллельными вариантами генов класса I, могут захватывать и связывать в своей щели практически уникальный набор иммунодоминантных пептидов. Как указывалось выше, длина связанных с HLA-I пептидов обычно варьирует от 8 до 10 а.о., в результате чего концы связанного пептида полностью укладываются в щель, где они взаимодействуют за счет водородных связей со свободными карбоксильными группами пептидов. Это позволяет пептидам с соседствующими различными последовательностями быть связанными различными молекулами HLA класса Пептиды длиннее 8-10 аминокислотных остатков тоже иногда могут связываться с молекулами HLA-I, однако при этом их концы находятся внутри бороздки, центральная часть выдается из нее; таким образом, в щели располагаются остатки, занимающие нехарактерное положение в пептиде. Сравнительно консервативная структура абдомена молекулы HLA-I взаимодействует с молекулами корецептора CD8 на Т-клетках.

Пептиды, связывающиеся с конкретным аллотипом молекулы HLA-I, обладают, как правило, одними и теми же мотивами, формирующими доминантные якорные сайты для связывания с карманами пептидсвязывающей бороздки HLA. Основные пептидсвязывающие мотивы содержат 2-3 якорных остатка, чьи боковые аминокислотные цепи хорошо взаимодействуют (с высокой энергией связывания) с соответствующими карманами внутри бороздки HLA-I. Доминантные якорные сайты обычно занимают В- и F-карман HLA-класса. В-карман имеет несколько вариантов, для которых типичен остаток в позиции 45 тяжелой цепи. Наиболее характерны для В-кармана якорные остатки с длинными боковыми цепями, содержащими либо положительный (В2705; P2Arg), либо отрицательный (64402; P2Glu) заряд. В то же время некоторые молекулы HLA-I имеют неглубокий, или невыраженный, В-карман и взаимодействуют с пептидами, содержащими остатки пролина в позиции 2 (В3501; Р2Рго).

F-карман вмещает карбоксильный конец связанного пептида и может связывать остатки с гидрофобными (А0201; P9Leu/Ile), ароматическими (В4405; P9iyr/Phe) или заряженными (А*1101; P9Lys) боковыми цепями в зависимости от химических или пространственных свойств кармана. Промежуточные остатки (X) между доминантными якорными сайтами различаются своими боковыми цепями значительно сильнее. У пептида часто имеются вторичные якорные сайты, участвующие в связывании с HLA. Некоторые из неякорных аминокислот не участвуют в связывании с HLA-I. Вместо этого они выдаются над щелью и взаимодействуют с антигенспецифичным Т-клеточным рецептором. Тесно связанные субтипы HLA класса I могут значительно различаться по репертуару связываемых пептидов, так же как и по конформационной структуре, определяющей связь того или иного пептида. Такие различия могут влиять на T-клеточную селекцию и различия в распознавании данных аллотипов.

Пептиды, связываемые молекулами HLA-I, являются производными эндогенных собственных и чужеродных молекул. Одновременно какой-либо один набор МIС-I (например, HLA-A2) на клеточной поверхности может презентировать до 20 000 различных пептидов. Захватываемые HLA-I эндогенные пептиды генерируются в цитоплазме протеосомзависимым протеолизом. Однако существует еще процесс, называемый кросс-презентацией. Он заключается в том, что специализированные дендритные клетки захватывают цельные антигены из экзогенных источников. Затем эти дендритные клетки обрабатывают антигены и представляют их посредством ТАР-зависимых и TAP-независимых механизмов Данный процесс важен при презентации детерминант экзогенных пептидов, например антигенов вирусов, не инфицирующих дендритные клетки.

Пептиды, презентируемые HLA-I, распознаются, как правило, антигенспецифическими CD8+ Т-клетками. Таким образом, HLA-I выполняют в основном функцию представления антигенов киллерным Т-клеткам (цитотоксическим лимфоцитам). Однако некоторые неклассические молекулы I класса, такие как HLA-E и HLA-G, служат лигандами для естественных клеток-киллеров (NK-клеток), уничтожающих клетки, потерявшие экспрессию HLA-I. Взаимодействуя с ингибиторными рецепторами NK-клеток, HLA-I (HLA-Е и HLA-G) подавляют активность киллеров, предотвращая лизис интактных HLA-клеток. Некоторые NK-клетки распознают также классические молекулы HLA, например HLA-В и HLA-C. Таким образом, можно считать, что молекулы HLA-Е обеспечивают систему контроля качества на основе контроля презентации HLA-антигенов. Данный процесс, вероятно, особенно важен для опухолевых клеток и вирусинфицированных антигенпрезентирующих клеток, где потеря экспрессии HLA-I является наиболее распространенной причиной ухода от иммунного надзора.

Снижение экспрессии HLA-I на клеточной поверхности, часто сопровождающее вирусные инфекции или онкогенез, таким образом, вызывает ослабление ингибиторного сигнала, получаемого NK-клетками. Это приводит к активации естественных киллеров, выбросу цитокинов и/или цитолизу. Такое предположение о NK-опосредованном распознавании получило название гипотезы «потерянного Я», выдвинутой А. Карре и соавт. В такой ситуации считают, что NK-клетки участвуют в уничтожении нежелательных (например, раковых) клеток, не экспрессирующих HLA-антигены класса I. HLA-Е и HLA-G содержатся также в клетках трофобласта плаценты, где они могут взаимодействовать с большим количеством NK-клеток, инфильтрирующих слизистую оболочку матки в ранних стадиях беременности.

Рассматривая внешний вид вакцин, сгруппировали аллотипы HLA-A и HLA-В в девять супертипов, которые используют общие пептидсвязывающие мотивы, потенциально отвечающие за большинство полиморфизмов HLA-A и HLA-В. Это позволило прогнозировать вероятность взаимодействия тех или иных иммунодоминантных пептидов с HLA-специфичностями, входящими в индивидуальный генотип. Это могло бы открыть принципиальную возможность прогнозировать развитие ответа на тот или иной иммуноген, включая вакцины, у носителя данного генотипа.

Тем не менее, по данным этих авторов, невозможно с абсолютной точностью предсказать, свяжется данный пептид с HLA-I определенного аллотипа или нет. Эмпирическая проверка данного подхода выявила отклонение от ожидаемых результатов почти на 30%. Был предложен принципиально новый подход, открывающий возможность прогнозировать, характер течения заболевания и повышать эффективность вакцинопрофилактики гепатита С. За основу был взят факт, что вирус гепатита С (HCV) вызывает хроническую инфекцию в 85% проявлений, эволюционирует в цирроз в 20% и спонтанно исчезает в 15% случаев. Анализируемые случаи были разделены на оппозитные (бессимптомные) и четко выраженные вирусные инфекции. Для каждого случая были идентифицированы тип иммунного ответа и генотип HLA. В результате выявлена значительная положительная ассоциация между статусом носителя и мотивом HLA-DR-цепи, а именно Glu9-Serl3-Phe26-Tyr30-Val3S-iyr78-His8-Val85-Val86. Данный мотив выявляли в 67,5% случаев бессимптомной инфекции с прогрессивным понижением почти в 42,4% случаев при хроническом персистирующем гепатите и почти в 33,3% случаев при циррозе. Примечательно, что данный аминокислотный мотив полностью задействован в связывании пептида и посредством благоприятных химических взаимодействий может создать внутри пептидсвязывающей щели эксклюзивное окружение для протективных вирусных пептидов. Эти данные свидетельствуют о перспективности использования пептидсвязывающих мотивов тех или иных HLA-DRB1 молекул человека как в клинической приактике при лечении гепатита С, так и для прогноза течения заболевания и эффективности иммунного ответа при иммунизации. Авторы работы предполагают, что некоторые эпитопы антигенов вируса гепатита С служат потенциальными мишенями протективного иммунного ответа. Лучше всего изученными кандидатами для создаваемых вакцин являются продукты генов, несущих информацию о структурных и неструктурных компонентах ядра вириона (NS3, NS4 и NS5). При скрининге HCV-изолятов выявлена ассоциация между наличием указанных HLA-DRBl-связывающих мотивов и бессимптомным течением заболевания. При этом в одном из случаев происходила санация организма.

Таким образом, несмотря на то что вопрос о взаимосвязи между конкретными молекулами HLA и формой течения инфекции, вызванной вирусом гепатита С, в настоящее время находится в стадии изучения, можно указать, что строение антигенсвязывающего мотива в значительной степени влияет как на форму течения заболевания, так и на эффективность вакцинации, а возможно, и определяет их. Все вышесказанное говорит в пользу того, что HLA молекулы, а точнее, их пептидсвязывающие мотивы определяют характер взаимодействия организма с антигенами возбудителей заболеваний или вакцин.


Оцените статью: (9 голосов)
4.33 5 9
Статьи из раздела Вакцина и вакцинация на эту тему:
Молекулы главного комплекса гистосовместимости класс II
Процессинг антигена и его презентация молекулами главного комплекса гистосовместимости класса I
Структура главного комплекса гистосовместимости





Новые статьи

» Ожирение
Ожирение
Основные принципы лечения ожирения: • низкокалорийная диета; • изменение образа жизни; • дозированные физические нагрузки; • физиотерапия и иглорефлексотерапия; • лекарственная терапия (препараты... перейти

» Плоскостопие
Плоскостопие
Плоские стопы делят на врожденные (около 5%) и приобретенные (до 95%). Врожденное плоскостопие встречается очень редко и связано с костными искривлениями вследствие неправильного положения плода, в ре... перейти

» Сколиоз
Сколиоз
Лечебная физическая культура - важнейшее средство в комплексной терапии сколиоза, которая направлена на решение следующих задач: • создание физиологических предпосылок для восстановления правильного ... перейти

» Нарушение осанки
Нарушение осанки
Путь к формированию правильной осанки и направленной коррекции ее нарушений начинается с методически правильно выполненного осмотра и, при необходимости, проведения углубленного обследования. Это обус... перейти

» Детский церебральный паралич
Детский церебральный паралич
Основным средством лечебной физкультуры при детском церебральном параличе являются специально подобранные упражнения в соответствии с задачами лечебно-восстановительной работы, определяемые состоянием... перейти

» Хроническая почечная недостаточность
Хроническая почечная недостаточность у детей - это неспецифический синдром, развивающийся вследствие необратимого снижения почечных гомеостатических функций при любом тяжелом прогресс... перейти

» Тубулоинтерстициальный нефрит и интерстициальный нефрит
Тубулоинтерстициальный нефрит и интерстициальный нефрит
Тубулоинтерстициальный нефрит или интерстициальный нефрит - острое или хроническое неспецифическое абактериальное, недеструктивное воспаление интерстициальной ткани почек, сопровождающееся вовлечением... перейти