Grundlagen der Immunologie 5-6. Vorlesung PDF

Grundlagen der Immunologie 5-6.Vorlesung MHC-Moleküle und Gene, Antigenpräsentation  B-und T-Zelle Antigenerkennung · nair Zellen =...

Grundlagen der Immunologie 5-6.Vorlesung MHC-Moleküle und Gene, Antigenpräsentation  B-und T-Zelle Antigenerkennung · nair Zellen = B telle pläsmazelle ↓ GM + GD Epitopspez. B-Zelle (aufigensper) X entschen ↳ kleineres Clone Molekül X noch -variable v Region ↳ polymorphologisch Gedächtnistellen , spet für einen O 4) variiert ↳ 4 Im Tymus entslen Alle T-Zellen eigen Epitop (Krankheitserreger) Rezepture 2) erkennen löslich T-Zelt Antikörper Molekül ↑ ↳ erheuren nativ Antigenformen Antigere , errence Protein a 1012 B-zell alle haben abstammende Peptide Typen eigen Rezeptoren (Peptidsequentu) von Antigenpräsentierenden Zellen durch Brücke MHC-Peptid  T-Zell Rezeptor (TCR B-Zell Rezeptor (BCR) Im Tymus nur T-Zell- Rezeptor funktion mit CD3 ! · PAN-T-Zell Markierung , um i-Zell-Rezeptor zu finden !! Canti CD3 Markierung)  Antigenerkennung B Zellen T Zellen Rezeptor BcR (Ig) TcR Antigen native unveränderte denaturierte (präsentierte) ↳ natürlir' Antijan , APC nicht nötig nötig  Charakteristische Eigenschaften der Antigenerkennung von T-und B-Zellen B-Zelle T-Zelle Vorliegen des In löslicher Form, oder An eigenem MHC-Molekül Antigens an der Oberfläche von gebunden auf der Partikeln oder Zellen Zelloberfläche Natur des native Proteine, Peptide Antigens Kohlenhydrate, Lipide, Metalle usw. Ligand konformationelle oder MHC-Peptid-Komplex lineare Determinante Rezeptor BcR- bivalent TcR –monovalent Hapten-spezifisch MHC+Peptid-spezifisch Mitwirkung - Antigenpräsentierende anderer Zellen Zelle (APC) Antigen - Enzymatischer Abbau und prozessierung Peptidtransport in der APC Korezeptoren CD19, CD21, CD22, CD4, CD8, CD28/ CTLA4, CD40 CD2, CD45, CD38  Aufbau von T-Zell-Rezeptorkomplex ↳ 2 (TCR) Domänen rund & i 110 Aminosanen lang lineare Struktur Antigenerkennungs-Ketten: Domain a, b oder g, d Heterodimere Signalübertragungs-Ketten: CD3 g, d, e, z ITAMs:Immunorezeptor Tyrosine Activation Motifs TCR ~ 30 000/Zelle & B-T-Zellen ↳ übliche T-Zellen 5 5 - zellen ) = exprimier CD4 oder CD8 - D4 undDo reat aryonal 4 is auch ↳ CD3 gehoppelt exprimiert 1) Im introepithelialen peritonl , prikardial , 2) CD - 3 positiv (functional) T-Zell Korezeptoren auf istotoxischen-THelfe Zellen r erkennt spez. MHC moleküle O Tc STh · T-Helfer Zellen CD4 positiv-- bestimmt MHC verbindung  T-Zell-Rezeptorkomplex Antigenspezifische Ketten: TcR-αß (97% der T-Zellen) Funktion: MHC-Peptid-Erkennung TcR-γδ (3% der T-Zellen) Funktion: Peptid-, Lipid- , 2 Kohlenhydraterkennung ECA1-präsentierende Moleküle Akzessorische Moleküle: CD3 gamma, delta, epsilon, zeta, eta Ketten Funktion: Signalisierungà Transportsignale für die TCR- antigenspezifischen Ketten (beide αß, γδ TcR) von der Zelloberfläche Korezeptoren: CD4 oder CD8 (TcR-αß T-Zellen) Funktion: MHC-Restriktion, Signalisierung 2)  Antigenerkennung von T Zellen “MHC-Restriktion” - T Zelle erkennen Antigene nur als MHC-Peptidkomplexen die auf körpereigene Zelle erscheinen. CD8+ (zytotoxische) T-Zelle 2) verbindet zu MHC1 - X MHC I-Peptidkomplex CD4+ (helfer) T-Zelle MHC II-Peptidkomplex R. M. Zinkernagel & P. C. Doherty – Nobelpreis für Physiology und Medizin (1996.) MHC-Restriktion (Einschränkung) a3 b2M = T-Zellen erkennen Antigene ausschließlich in Form von Oligopeptiden, Verbindung der MHC-Klasse-I und des CD8 die im Komplex mit körpereigenen a2 MHC-Molekülen präsentiert werden Verbindung der MHC-Klasse-II und des CD4 Die vom T-Zell-Antigenrezeptor erkannte Oberfläche aus MHC und Peptid  Funktion der abTcR+ T-Zellen 1. CD8+ zytotoxische T-Zellen (CTL) A. tötet virusinfizierte Zellen wänderte eigen Zellen B. tötet Tumorzellen ↳ C. tötet Zellen mit intrazellulären Bakterien bilden im Zytosol Y Fremdproteine 2. CD4+ T-Helferzellen (Th)- Zytokinproduktion A. T-Helferzelle (Th2): aktiviert die B- Zellen um Antikörper zu bilden B entzündliche T-Zelle (Th1): aktiviert Makrophagen, um intrazelluläre Bakterien zu töten, Th9, Th17 C regulatorische T-Zellen:Treg Immunsuppression MHC-Moleküle  MHC-Moleküle Haupthistokompatibilitätskomplex-Moleküle 4) durch Lewebe kompatibilität bei Transplantationen erforscht identisch ↳ Beizwillingen MHC-Moleküle MHC: major histocompatibility complex antigen, ↳ ) bestimme Transplantationen die kompatibilität = zu. Individuen HLA: beim Menschen auch Human-Leukozyten- Antigen Hauptaufgabe: Bindung von Antigenen und deren Präsentation zur Erkennung durch T-Zell- Antigenrezeptor (TcR)  Der Haupthistokompatibilitätskomplex = MHC Abk. MHC von Englisch: Major Histocompatibility Complex: Umfasst eine Gruppe von Genen bei Wirbeltieren, die Proteine codieren welche für die Immunerkennung, die Gewebeverträglichkeit (Histokompatibilität) bei Transplantationen und die immunologische Individualität wichtig sind  Ig-Superfamilie -MHC Antikörper - BcR T-Zell-Rezeptor MHC-Molekülen · allen hernhaltigen · auf Klass. Antigenpräs Zellen Zellen transmembrane Region zytoplasmatischer Schwanz  HLA-System = MHC-Moleküle MHC-Moleküle, sind körpereigene Antigene auf der Oberfläche jeder Körperzelle, und auf Zellen die immunologische Vorgänge regulieren. Diese Moleküle kennzeichnen die Zellen als zum Körper gehörig und sind. HLA deswegen Sie sind auf Leukozyten leicht nachweisbar. Daher kommt auch die Bezeichnung HLA-System Human Leukocyte Antigen = menschliches Leukozytenantigen MHC HLA = Synonym  Struktur der MHC-I und -II-Moleküle ↳ Personalausweis der Zellen , AG P. ↳ Antigen präsentation &1 + 22 = Antigerbindungsfol. von extrazellularen Prokinen a1 Antigen- a1 Bindungsgrube a2 b1 Br 4) kleines Molekül ↳ erhöht sich bei Tumorzellen , stebende Zellen , im Urin masbar Peptide: 8-10 Aminosäuren 12-17 Aminosäuren Herkunft: zytosolische extrazelluläre Proteine Proteine  Struktur der Peptidbindungsstellen: Verankerung der Peptide a1 ↳ Bindungstellen der a1 Anker- Aminosäure Segenz Anker- Aminosäuren = nur 4 passen Aminosäuren auf OF b1 a2 Dekapeptid P5 -1 P4 P4 P6 P1 P6 P9 10 P1 P3 P8 -2 11 NH P2 Oktapeptid P7 P9 COOH 2 ① ① NH 2 COOH „Kernsequenzen” a1 b1 a1 a2 COOH NH Bindungstaschen 2 Bindungstaschen MHC-Klasse-I MHC-Klasse-II MHC Klasse II MHC Klasse I geschlossene geöffnete Ein MHC-Molekül kann 300-500 verschiedene Peptide binden, die allelspezifische Konsens-Sequenzen haben  Die Struktur des MHC-Klasse-I-Moleküls polymorphe a-Kette monomorphe b2-Mikroglobulin MHC-Klasse-I-Moleküle = HLA-A-,B-,und-C-Moleküle #1 - 3 Typen MHC-I vom Vater ①HLA-A S - Typen MHC-I vondermutter GL HIA-B HIA-C  Die Struktur des MHC-Klasse-II-Moleküls polymorphe a-Kette polymorphe b-Kette · & und B-Wette kann sich Kombinieren ↳ deswegen mehrere MHC-I Kombis möglich ① MHC-Klasse-II-Moleküle = HLA-DP-,DQ-,und-DR-Moleküle  MHC Antigene MHC-I= HLA-A,B,C und MHC-II =HLA-DR,DP,DQ Moleküle auf ↳ erscheint proff Zellen nur. contigeprot. MHC-Gene Genstruktur des menschlichen MHC = HLA-Lokus -Massisch MH( Moleküle - HLA-B, HLA-C HLA-A HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR humplenantischock  MHC-Klasse-I-Region - MHC 1 - were - to klassish MH(- une Bei den MHC-I gibt es unterschiedliche Gensequenzen, die die a-Kette (A, B und C) kodieren. Anzahl und Struktur dieser Gensequenzen sind individuell verschieden.  MHC-Klasse I-Genregion Umfasst die 3 klassische Loki – HLA-A: sind 303 unterschiedliche Allele bekannt 2 Serum- – HLA-C:besitzt 150 Allele - – HLA-B: besitzt 559 Allele (~2500 mit SPSS) bestimmung – àgroßer Polymorphismus à über 1000 unterschiedliche Allele Eines der beiden Allele für HLA-A, B und C wird jeweils von einem Elternteil geerbt und in kodominanter Weise exprimiert à MHC-Haplotyp Für das β2-Mikroglobulin sind keine Polymorphismen bekannt – ist auf Chromosom 15 lokalisiert  Heredität der MHC-I-Gene Väterlich HLA-A HLA-C HLA-B Mütterlich HLA-A HLA-C HLA-B 303< 150< 559< Alle kernhaltigen Zellen können potenziell 6 verschiedene MHC-I-Moleküle exprimieren  MHC-Klasse-II-Region · B-Geme bestimmen Kette de i Molekule MHC-1/ also Lundp Ketten Kombinierbar so mehrere HC Is Typen vorhanden Bei den MHC-II-Genregion gibt es unterschiedliche Gensequenzen, die die a-Kette (DRA, DQA und DPA) bzw. die b-Kette (DRB, DQB, DPB) kodieren. Anzahl und Struktur dieser Gensequenzen sind individuell verschieden.  MHC-Klasse-II-Region Der Kode für die heterodimeren MHC-Klasse-II-Moleküle kann in 3 klassische Genfamilien eingeteilt werden – HLA-DR: sind Allele für 3 a- und 440 β-Ketten bekannt (1200 mit SPSS) – HLA-DQ: besitzt 25 a- / 56 β-Allele – HLA-DP: besitzt 20 a- / 108 β-Allele ⑭ wies -Allele ?  Heredität der MHC-II-Gene Väterlich B2 A2 B1 A1 HLA-DQ Mütterlich B2 A2 B1 A1 = 8 Variationen (cis- trans) Väterlich B1 B2 B3 B4 A HLA-DR Mütterlich B1 B2 B3 B4 A = 8 Variationen (cis) Insgesamt 12-20 unterschiedliche MHC-II-Moleküle werden von den Zellen exprimiert  Expression der Genprodukte der menschlichen MHC-Loci MHC-I MHC-II C1 C6 trans trans B27 A24 B8 A1 a1b1 a2b2 alle Zellen Makrophage B-Zelle B8 C1 A24 b2m a1 b1 a2 b2 cis trans B27 C6 A1 b2m cis DQ1 DQ2  Die Heredität des MHC ist: 1. polygenisch (es gibt verschiedene Gene für Klasse-I und Klasse-II, die Proteine mit unterschiedlichen individuellen Eigenschaften kodieren) und 2. hochpolymorphisch (es gibt mehrfache Allele jedes Gens) diese sind für jede Einzelperson charakteristisch. 3. kodominante Heredität: - Allele von MHC-Haplotypen von beiden Elternteilen werden in jeder Einzelperson exprimiert. 4. Alle MHC-Genstellen sind meistens heterozygotisch. Die Produkte jedes Allels befinden sich auf jeder Zelloberfläche à MHC-Haplotyp. Die Heredität des MHC-Haplotyp Nachwuch s · Viele Kombinatione No cere vorhanden  MHC-Ib Gene für MHC-I”ähnliche” Moleküle L) hemmt mittel. dadurch Abstoßung N Tolerant für totale MHC Muleküle SS. währen. Auf dem fötalen Anteil der Plazenta durch Trophoblasten exprimiert à Sind Ligande für NK-Zell Rezeptoren (KIR)  Expressionsmuster der MHC-Klasse-I Sie werden auf allen kernhaltigen Zellen und Trombozyten mit verschiedener Densität exprimiert Auf lymphoiden Zellen, Granulozyten, Makrophagen, dendritische Zellen stark ausgeprägt ↑ Keine MHC-I-Moleküle exprimieren: das Epithel der Kornea, die exokrinen Zellen des Parotis und Pankreas, Neurone, Trophoblasten ②  Expressionsmuster der MHC-Klasse-II àAntigen-präsentierende Zellen (APC) professionelle Antigen-präsentierende Zellen (APC) dendritische Zellen, Neutrophie Granzlose ! Langerhans-Zellen, ① Antigen präsentation B-Zellen Makrophagen, Monozyten Epithelzellen im Thymus fakultative Antigen-präsentierende Zellen ↳ Sie wenrenschon während z.B. entzündungaktivierte der Differenzierung MHC-Zellen Endothelzellen, Epithelzellen, is im Darmtrant, Nahrungstoleranz Bindegewebezellen, T-Zellen  Gewebeverteilung der MHC-Proteine Zell, Gewebe, Organ MHC-Klasse-I MHC-Klasse-II LYMPHOIDE ZELLEN T-Lymphozyt +++ - B-Lymphozyt +++ +++ MYELOISCHE ZELLEN Makrophagen +++ ++ dendritische Zellen +++ ++ ANDERE ZELLEN neutrophile Granulozyten +++ - rote Blutkörperchen - - VERSCHIEDENE ORGANE UND GEWEBE Leberzellen + - Nieren + - Hirn + - Gelenke + - Augen + - Plazenta + - Herzmuskel - - Dünndarm ++ ++ Magen - -  Einschränkung ↓ MHC-Restriktion Unterschiede zwischen Th- und Tc- Zellen in der - T- helfer T-cytotoxisch MHC-abhängigen Antigenerkennung S 2 E eigen I >  MHC-Restriktion MHC-I präsentierte intrazelluläre Antigene werden von CD8+ T-Zelle erkannt: Die antigenpräsentierende Zelle (APC) wird von der CD8+ zytotoxischen Zelle getötet MHC-II präsentierte extrazelluläre Antigene werden von CD4+ T-Zelle erkannt: Zelluläre oder humorale Immunantwort wird induziert Antigenprozessierung für die Erkennung durch T Zellen  MHC-I: Antigenpräsentation der endogenen, im Zytosol prozessierten Proteine CD8 + Tc TCR MHC-Klasse-I Klasse I MHC-Protein Klasse I MHC-Protein + Peptid ++Selbst-Peptid “Selbst”-Peptid MHC-Klasse-I Fremd von endogenem Antigen + Antigen-Peptid selbst bekannt Zytoplasma Golgi · MH21 und MHCI ! im ER produziert ER Chapore helfen bei der a-Kette Faltung gp96 TAP de c monerals 2) endoplasmat. Metinulum Calnexin eigene Proteine endogenes Protein Proteasom Antigen Ubiquitination 4 ↳ verdaut veraltete Zellen z D.. rote Pulpa od mutiere enfernt veralte Zellen  Biosynthese der MHC-Klasse-I-Moleküle: Chaperone (Calnexin, calreticulin, Erp57, tapasin) in Bildung des „MHC-Klasse-I loading complex” MHC-Ia Kette- Das durch TAP Calnexin stabilisiert b2-Mikroglobulin-Komplex Intrazelluläre Proteine transportierte Peptid MHC-Ia Kette, bevor sich löst sich von Calnexin ab werden durch Proteosom stabilisiert b2Mikroglobulin an sie und bindet sich an gespalten MHC-Ia Kette- bindet Calreticulin und Erp57 b2Mikroglobulin- und durch Tapasin an TAP Komplex, der dann aus Faltung der a-Kette dem ER auswandert :ER ER ER TAP ER Beladung der Antigen- bindenden Grube mit Peptiden  MHC-II: Antigenpräsentation der exogenen, im Endosom-Lysosom-System prozessierten Proteine ↳ Proteine Allergene CD4+ TH , von außen aufgenommen TCR MHC-Klasse-II Klasse II MHC-Protein + + Selbst-Peptid MHC-Klasse-II Klasse II MHC-Protein eigenes Peptid ++ Antigenpeptid Antigen-Peptid seinstud eigene Proteine Lysosom MCII oder exogenes Protein spätes als Antigen Endosom CLIP ↳ Wettbereib zu. Fremden ↳) Dendr Zelle nimmt Grregern und invariable Gutte. mit Mustererrennungs- Rezeptoren (möglich ! ) DMA/B frühes CIIV Golgi ER li a b ↳ invariable Gamma lette bindet dp bitte bedeckt &/B und bedeckt Antisenbindungstelle  Biosythese der MHC-II-Moleküle Die invariante Kette (Ii) Die invariante Kette (Ii) Extrazelluläre Antigene HLA-DM bindet an MHC-II bildet mit MHC-II Molekül wird in Säure-Endosom werden in den und dadurch entfernt CLIP einen Komplex und damit gespalten und es bleibt Endosomen gespalten, und ermöglicht die blockiert sie die Bindung ein kurzes Peptid- aber CLIP blockiert die Bindung von Peptiden. So von intrazellulären Fragment (CLIP) an Bindung dieser Peptide an kann MHC-II- Molekül an Peptiden MHC-II gebunden MHC-II Zelloberfläche gelangen CLIP Ii: invariante Kette CLIP = Klasse-II blockierendes invariantes Ii-Kettenpeptid HLA-DM: MHC-Klasse-II Chaperone CD1-Moleküle präsentieren lipidhaltige Antigene für gd T-Zellen - mikrobielle Lipide, Glykolipide, Lipopeptide · CD1 = auf CAntijaprosuizellenlin ↓ von 5 5 T-- - Zellen erkannt Antigen-präsentierende Zellen (APZ) polarisieren den Immunantwort