Imuninės sistemos evoliucija

Ingrida OlendraitėMolekulinė biologija IV k.

Vilniaus universitetas

2014 spalio 7d.

Turinys

• Bakterijų imunitetas• Augalų imunitetas• Gyvūnų imunitetas– Bestuburių– Stuburinių

• Bendra imuniteto evoliucijos apžvalga• Literatūros sąrašas

• 3,5 milijardai metų ir visos gyvybės formos.

• “Every single-cell organisms have heritable defense mechanisms, and every multicellular organism appears to have a comlex innate immune system” (Beutler, 2004).

Bakterijų imunitetas

• Turi adaptyvią imuninę sistemą• CRISPR

Augalų imunitetas

• Įgimta imuninė sistema– Atsakas į mikrobus – Atsakas į užkrečiamus faktorius

Neturi Naudojasi

• Judančių ląstelių

• Somatinės adaptyvios imuninės sistemos

• Įgimtas imunitetas kiekvienoje ląstelėje

•Sistematiniai signalai tarp infekcijos vietų

“Zigzag” modelis (kiekybinė augalų imuninės sistemos išraiška)

Šeimininko R genų ir patogeno efektoriaus ko-evoliucija

• as

Gyvūnų imunitetas

• Įgimtas imunitetas bendras visiems: bestuburiams , grybams, augalams

• Rodo bendrą milijonus metų trukusią kilmę ir evoliucinį konservatyvumą

• 1990 pirmą kartą ne žinduoliuose imuniniuose keliuose atrasti Toll-tipo receptoriai (TLR)

• TE : RAG – stimulas adaptyviam imunitetui• IGsf spėjamas protėvinis receptorius - CTX

šeimos narys• Dabar dėmesys: – genų persitvarkymo mechanizmams nėgėse ; – somatinei diversifikacijai moliuskuose.

Bestuburiai

• Vienaląsčiai geba atpažinti pašalines struktūras

• Skiriasi kompleksiškumo lygis, efektorinės molekulės

• Signalinimo kaskados• FREPs: N-gale IGsf domenas

• C. elegans :– Fizinis barjeras: antimikrobiniai ar virškinimo

baltymai • C. elegans fiziologinė apsauga priklauso nuo:– p38 MAPKinazių kelio– Programuotos ląstelės mirties– Insulino tipo receptorių

C.elegans p38 mitogeno-aktyvuotų baltymų kinazių kelias

Stuburiniai

• Adaptyvus imunitetas

• Viso genomo dublikacija

Žanduotieji Bežandžiai (angl. jawless)

Labai gausi Monofiletinė grupė

Hox genai Nėgės, miksinos

MHC

Stuburiniai

• Įgyjamas imunitetas – nuo kremzlinių žuvų– Ag-receptoriaus įvairovė – Limfocitai, TCR, MHC, RAG, genų konversija, spec.

limfoidiniai audiniai

– “Imuninis sprogimas” • genų dublikacijos? • RAG genų pertvarkymai

Stuburiniai

• Tioesterius galintys sudaryti baltymai (TEPs)– Opsonizacija– Evoliuciškai konservatyvu

• Įgimto ir adaptyvaus imuniteto koevoliucija– Nėgėse panašūs mechanizmai

Stuburiniai

• Limfocitai – stuburiniuose.– B ir T ląstelių dichotomija vištose

• B ląstelių tipai:– IgM ir IgZ/T (žanduotųjų žarnynas)– Kremzlinės: keletas Ig (IgM, IgS)– Nėgės: VLRB– Bežandės: ?

• TCR: αβ ir γς – žanduotieji• Kremzlinės – saviti TCR

Stuburiniai

• Hematopoetiniai audiniai– Žuvyse:

• +žarnos vamzdelis; inkstai; blužnis; • - limfmazgiai (Paukščiuose ir žinduoliuose)

– Kremzlinės: Leydig’o organas, stemplė, spiralinis vožtuvas

– Nėgės: žiaunų maišelis – thymoidai• Čiobreliaukė – Kortikalinė ir medularinė žonos- konservartyvu

• Visose žuvyse artima dendritinių ląstelių pozicija

Visi stuburiniai:

• Ig izotopai • TCR• Hematopoetiniai audiniai• Limfopoetinės struktūros• Antriniai limfoidiniai organai• Įv. kilmės TF, citokinai, IL

Imuniteto evoliucija gyvūnuose

Pirmnuonys: fagocitozė

Duobagyviai:leukocitai

Žuvys:čiobreliaukė,limfocitai, blužnisIgM, kaulų čiulpai

Reptilijos:limfmazgiai, MHC

Paukščiai: Fabricijaus maišelis, IgA

Žinduoliai:Tonzilės, apdeniksas, IgD IgE

Literatūros sąrašas

• Marraffini L., Sontheimer E. J., “CRISPR interference: RNA-directed adaptive immunity in bacteria and archaea”, Natural Review Genet., 11(3):181-190

• Villion M., Moineau S., “The double-edged sword of CRISPR-Cas systems”, Cell Research, 2012.

• Jones J. D. G., Dangl J. L., “The plant immune system”, Nature, reviews, vol 444, 323-328, 2006.

• Spoel S.H., Dong X., “How do plants achieve immunity? Defence without specialized immune cells”, Nature reviews: immunology, vol 12: 89-100, 2012.

• Flajnik M.F., Pasquier L.D., “Evolution of innate and adaptive immunity: can we draw a line?”, Elsevier, TRENDS in Immunology, vol.25, no.12, 640-645, 2004.

Literatūros sąrašas

• Cooper M.D., Alder M.N., “The Evolution of Adaptive Immune Systems”, Cell, leading edge review, 124: 815-822, 2006

• Schulenburg H., Kurz C.L., Ewbank J.J., “Evolution of the innate immune system: the worm perspective”, Imunnological Reviews, vol.198: 36-58, 2004.

• Boehm T., Iwanami N., Hess I., “Evolution of the Immune System in the Lower Vertebrates”, Annu.Rev, Genomics Hum. Genet., 13:127-149, 2012.

• Adomaitienė D., Janulevičiūtė N., Kazakevičius R., Vaičiuvėnas V., “Klinikinės imunologijos įvadas”, Šviesa, 2001.

Pristatymo pabaigaKlausimai