Tvorba protilátok
description
Transcript of Tvorba protilátok
![Page 1: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/1.jpg)
Tvorba protilátok
![Page 2: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/2.jpg)
Biosyntéza protilátokNA ÚROVNI ORGANIZMU• IMUNIZÁCIA
– v prirodzených podmienkach – umelé podanie antigénu (vakcinácia, experimentálna imunizácia)– aktívna: podanie antigénu (prevencia)– pasívna: podanie protilátok, resp. lymfocytov (liečba)
• IMÚNNE a HYPERIMÚNNE SÉRA (ANTISÉRA)• ADJUVANTNÉ LÁTKY
– hydroxid hlinitý – Freundovo adjuvans (FA)
• kompletné: olej + emulgátor + mykobaktérie• nekompletné: olej + emulgátor
![Page 3: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/3.jpg)
Biosyntéza protilátokNA BUNKOVEJ ÚROVNI• T-NEZÁVISLÉ ANTIGÉNY
B-LYMFOCYT PLAZMATICKÁ BUNKA PROTILÁTKY• T-ZÁVISLÉ ANTIGÉNY
BUNKA PREZENTUJÚCA ANTIGÉN (APC)
POMOCNÝ TH-LYMFOCYT B-LYMFOCYT PLAZMATICKÁ BUNKA APC– primárne: makrofágy, monocyty, dendritové bunky,
Langerhansove bunky kože, B-lymfocyty– sekundárne: endotelové bunky ciev, epitelové bunky, čreva
NA MOLEKULOVEJ (GÉNOVEJ) ÚROVNI
![Page 4: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/4.jpg)
Protilátková odpoveď
![Page 5: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/5.jpg)
Protilátková odpoveď
IgG - pri sekundárnej odpovedi na rozpustné a T-závislé antigényIgM - pri primárnej odpovedi na korpuskulárne a T-nezávislé (aj pri sekundárnej
odpovedi) antigény
![Page 6: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/6.jpg)
Dozrievanie a selekcia B-lymfocytov
![Page 7: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/7.jpg)
Spolupráca pri T závislých antigénoch
![Page 8: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/8.jpg)
Exogénna prezentácia antigénu
![Page 9: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/9.jpg)
Endogénna prezentácia antigénu
![Page 10: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/10.jpg)
Porovnanie prezentácie antigénuendogénna cesta exogénna cesta
Ingescia antigénu
syntéza antigénu, väzba s ubikvitínom, vsunutie do proteazómu
pohltenie antigénu endocytózou, vznik endozómu
Degradácia antigénu
enzýmová degradácia v proteazóme (8-9 AK)
degradácia proteolytickými enzýmami v endozóme, (12-25 AK)
Väzba fragmentov na molekuly HLA
prenos fragmentov na ER (HSP70, HSP90), presun cez membránu ER (TAP) k HLA-I a väzba
prenos fragmentov z endozómu do post-Golgiho vakuoly (HSP70) a ich väzba na HLA-II
Transport a zabudova-nie do membrány
transport trojkomplexu (α + β2m + nadviazaný peptid) na povrch bunky, expozícia peptidu
transport 9-molekulového komplexu (γ-trimér x 3 αβ-diméry) do GA, disociácia αβ-dimérov a γ -reťazcov, väzba peptidu na αβ-diméry, transport do membrány bunky, expozícia peptidu
![Page 11: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/11.jpg)
Porovnanie rozpoznanie antigénu
Aktivácia T-lymfocytov
rozpoznanie peptidu TC-lymfocytmi a ich aktivácia (IL-2), vylúčenie perforínov a proteolytických enzýmov na povrchu bunky, lýza bunky BUNKOVÝ typ imunity
rozpoznanie peptidov TH-lymfocytmi, sekrécia IL-4, IL-5, IL-6 a IL-10, vývoj B-lymfocytov na plazmatické bunky, produkcia protilátok PROTILÁTKOVÝ typ imunity
![Page 12: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/12.jpg)
Degradácia proteínov
![Page 13: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/13.jpg)
Príprava MHC na prezentáciu
![Page 14: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/14.jpg)
Teórie o tvorbe protilátokTEÓRIA BOČNÝCH REŤAZCOV• P. Ehrlich (1900)INŠTRUKČNÉ TEÓRIE• templátová teória – Breinl a Haurowitz (1930) • teória variabilného pozohýnania – L. Pauling (1940) SELEKČNÁ TEÓRIA• prirodzená selekčná teória – N.K. Jerne (1955)
hypotéza “jeden gén = jeden polypeptidový reťazec”• klonovo-selekčná teória – M.F. Burnet (1959)ZÁRODKOVÁ (GERMINÁLNA) TEÓRIA – J. Bennett a W. Dreyer (1965)• hypotéza “dva gény = jeden polypeptidový reťazec”, V a C domény• dôkaz: “dva gény = jeden L-polypeptidový reťazec imunoglobulínu”
(S. Tonegawa a N. Hozumi, 1976)SOMATICKÉ TEÓRIE• somaticko-mutačná teória – M. Cohn (1970) • somaticko-rekombinančná teória – Gally a Edelman (1972)
![Page 15: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/15.jpg)
Ehrichova teória bočných reťazcov
1. syntéza viacerých receptorov
2. naviazanie antigénu na receptor
3. rozmnoženie receptorov na povrchu bunky
4. uvoľnenie receptorov – syntéza protilátky
![Page 16: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/16.jpg)
Paulingova inštrukčná teória
A, C – väzbové miesta
ABC – dobre tvarovateľný reťazec
![Page 17: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/17.jpg)
Mechanizmy rozmanitosti protilátok
Mechanizmus Jeho vyjadrenie
Zárodkový Existencia mnohých subgénov schopných utvoriť komplexný V-gén
Rôzne rekombinácie V(D)J
Rôzne rekombinácie VH a VL
Rôzne možnosti spojenia subgénov VL-JL, VH-D, D-JH
Rozmanitosť sekvencií N-oblastí
Čítanie D-subgénov podľa troch rôznych rámov
Mutačný Somatické bodové hypermutácie
Rekombinačný
Spojovací
![Page 18: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/18.jpg)
Gény kódujúce imunoglobulínyKOMPLEXNÉ GÉNY, rozštiepené, nespojité, segmentované• zložené štruktúrne gény vznikajúce preskupovaním (rearrangement)
subgénovTRANSLOKÓNY - Lκ, Lλ a H• rodiny génov umiestnené na 3 rôznych chromozómoch (22, 2, 14)• typická exónovo-intrónová štruktúra
(intróny – nekódujúce, exóny – kódujúce)
ĽAHKÉ REŤAZCE: V, J subgény (V-doména) + C gény (C-doména)ŤAŽKÉ REŤAZCE: V, D a J subgény (V-doména) + C gény (C-doména)
V – variabilný segment: V-doména, CDR1, CDR2 (95 N-koncových AK)D – segment rozmanitosti (diversity)
1-15 AK od 95. pozície obsahuje aj CDR3J – spojovací segment (joining)
13-17 AK, kóduje poslednú AK CDR3, VL a CL alebo VH a CH1L – vedúca sekvencia (leader sequence)
slúži na transport do endoplazmového retikula
![Page 19: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/19.jpg)
Kombinácie V D JH Lκ Lλ
V 51 40 31D 25 0 0J 6 5 4
kombinácie V-D-J
51 x 25 x 6 = 7650 40 x 5 = 200 31 x 4 = 124
kombinácie H a L
7650 x (200 + 124) = 2,48.106
výpočet na základe zárodkového a rekombinančného mechanizmu
V BASE databáza ľudských imunoglobulínových génovhttp://vbase.mrc-cpe.cam.ac.uk/
![Page 20: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/20.jpg)
Myšacie gény
![Page 21: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/21.jpg)
Diferenciácia B-lymfocytov
PLAZMATICKÁ BUNKA
(plasma cell)
PRESKUPENIE V-GÉNU
nezávislé od antigénu (fet. pečeň, kostná dreň)
PREŠMYK TRIED (class switching)
závislé od antigénu (periférne lymfoidné
orgány)
a
b
c
d
f, g
e
KMEŇOVÁ BUNKA PLURIPOTENTNÁ HEMOPOETICKÁ
(stem cell)
VDJH VJL
IgM
VDJH VJL
IgM
IgD
DJH
VDJH (µ)
PRO-B-BUNKA (pro-B-cell)
PRE-PRO-B-BUNKA (commited cell)
PRE-B-BUNKA (pre-B-cell)
PANENSKÁ B-BUNKA
(immature cell)
B-BUNKA s 2 receptormi (mature cell)
VDJH VJL IgG
Ag
![Page 22: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/22.jpg)
Diferenciácia B-lymfocytovPRESKUPENIE V-GÉNU• expresia B220: znak B-buniek a ich prekurzorov (a)• preskupenie génov ťažkého VH-reťazca (b)• preskupenie génov ľahkého VL-reťazca (c)• zmeny v procesovaní RNA (d)
PREPNUTIE MEDZI TRIEDAMI H-REŤAZCOV • stimulácia antigénom (e)• prepnutie medzi triedami H-reťazcov (class switching)(f)• diferenciácia aktivovanej B-bunky na plazmatické bunky (g)
![Page 23: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/23.jpg)
Prepis ťažkého reťazca
![Page 24: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/24.jpg)
Model tvorby sekrečného a membránového reťazca
![Page 25: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/25.jpg)
Prepis ľahkého reťazca
![Page 26: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/26.jpg)
Prepis TCR
![Page 27: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/27.jpg)
Počty ľudských subgénov pre TCR
![Page 28: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/28.jpg)
Expresia imunoglobulínových génovRegulácia transkripcie
PROMÓTORY (promoters)ZOSILŇOVAČE (enhancers)TLMIČE (silencers)
![Page 29: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/29.jpg)
Osobitosti expresie Ig génov
• exprimujú sa len v bunkách B-lymfocytovej línie• transkripcia sa môže začať len po preskupení subgénov
V-D-J• ALELOVÁ EXKLÚZIA – prejaví sa len na jednom z
párových chromozómov a len na úrovni jednej bunky• počas vývinu B-buniek sa gény pre ťažké reťazce
exprimujú skôr ako gény pre ľahké reťazce• IZOTOPOVÁ EXKLÚZIA – jedna bunka syntetizuje len
reťazec kappa (k) alebo lambda (l)• produkcia imunoglobulínov sa mnohonásobne zvyšuje,
keď B-lymfocyt dozrie na plazmatickú bunku
![Page 30: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/30.jpg)
Produkcia protilátok bez vylúčenia alel
LL Ll lL ll
HH LHHL LHHl lHHL lHHl
Hh LHhL LHhl lHhL lHhl
hH LhHL LhHl lhHL lhHl
hh LhhL Lhhl lhhL lhhl
10 druhov protilátok t.j. „zriedenie“ špecificity účinnej protilátky na 10 %
protilátky s rozličnými väzbovými miestami sa nemôžu zúčastňovať viacväzbových interakcií
![Page 31: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/31.jpg)
Alelová exklúzia
![Page 32: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/32.jpg)
Izotypová exklúzia
![Page 33: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/33.jpg)
Alelová exklúzia
aizotyp
preskupenie 1. alely Igκ
nefunkčná funkčná
preskupenie 2. alely Igκ syntéza reťazca κinhibícia expresie iných Igκ a Igλ
nefunkčná funkčná
syntéza reťazca κinhibícia expresie Igλ
preskupenie 1. alely Igλ
nefunkčná funkčná
syntéza reťazca λinhibícia expresie druhej alely Igλ
preskupenie 2. alely Igλ
nefunkčná funkčná
žiadna syntéza
![Page 34: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/34.jpg)
Mechanizmus preskupovania subgénov V, D a J
RSS – rekombinačné signálne sekvencie
Všetky zárodkové subgény sú olemované (flanked) palindrómovým heptamérom a nonamérom (veľa A a T), ktoré oddeľuje medzerníková sekvencia (spacer sequence) obsahujúca 12 1 alebo 23 1 bp.
![Page 35: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/35.jpg)
Spôsob rekombináciePRAVIDLO 12-23• rekombinovať sa môžu len také dva subgény, z ktorých
jeden má na 3’-konci signálnu sekvenciu s medzerníkom 23 bp a druhý má na 5’-konci sekvenciu s 12 bp medzerníkom
VL - JL, D - JH, VH - D - JH
V(D)J-rekombináza• pre-B-lymfocyty: preskupovanie imunoglobulínových
subgénov• pre-T-lymfocyty: preskupovanie subgénov V-oblastí TCR
![Page 36: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/36.jpg)
Model rekombinačného mechanizmu
![Page 37: Tvorba protilátok](https://reader036.fdocument.pub/reader036/viewer/2022062302/56814f5e550346895dbd1052/html5/thumbnails/37.jpg)
Postup rekombinácie • presné rozštiepenie oboch vlákien DNA endonukleázou,
tvorba hairpinu na kódujúcej oblasti• odstránenie nukleotidov exonukleázou (len z kódujúcich
sekvencií)• tvorba N-oblasti pomocou terminálnej
deoxynukleotidyltransferázy (TdT)• polymerizácia a ligácia: jeden reťazec sa predlžuje,
druhý sa komplementárne dosyntetizuje pomocou DNA-polymerázy a prerušené reťazce sa spoja DNA-ligázou