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rosana-galev-oliveira
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COMPLEXO DE HISTOCOMPATIBILIDADE
PRINCIPAL
PROCESSAMENTO E APRESENTAÇÃO DE
ANTÍGENOS NA SUPERFÍCIE CELULAR
O RECEPTOR DE LINFÓCITOS B (Ig DE SUPERFÍCIE) INTERAGE DIRETAMENTE COM O
RESPECTIVO DETERMINANTE
ANTIGENICO
O RECEPTOR DE LINFÓCITOS T (TCR)) INTERAGE COM O DETERMINANTE ANTIGENICO (POLI PEPTIDEO) EXPOSTO NA SUPERFÍCIE DE UMA CÉLULA DITA APRESENTADORA DE ANTÍGENO (APC)
Major Histocompatibility Complex (MHC)Major Histocompatibility Complex (MHC)ou ou Complexo de Histocompatibilidade Complexo de Histocompatibilidade
Principal CHPPrincipal CHP
O O MHC MHC ou ou CHP CHP é um é um complexo de complexo de genesgenes que codificam que codificam proteinasproteinas que que
carregam epitopos carregam epitopos antigenicosantigenicos e os e os expõem na expõem na superficiesuperficie de células . de células .
Os receptores de linfócitos T Os receptores de linfócitos T interagem com aminoácidos do epitopo interagem com aminoácidos do epitopo
e da e da propriapropria molécula codificada pelo molécula codificada pelo CHP . CHP .
Célula apresentadora de Ag (APC)
T Resposta delinfócitos T
Nenhumaresposta
Ag solúvel
Antígeno deSuperfície
celular ou viral
Peptídiossolúveis
Peptídios apresentados por células que
expressam antígenos do MHC
Reconhecimento antigênico por linfócitos T
Nenhumaresposta
Nenhumaresposta
O O MHCMHC foi inicialmente descrito foi inicialmente descrito como o como o complexocomplexo de genesde genes
cujos produtos eram cujos produtos eram responsáveis pela rejeição responsáveis pela rejeição
rápida de enxertos de pele rápida de enxertos de pele entre camundongos de entre camundongos de
constituição genética diferente.constituição genética diferente.
Camundongos isogênicosCamundongos isogênicos
Linhagens de camundongos isogênicos são Linhagens de camundongos isogênicos são produzidas por acasalamento entre irmãos. Após produzidas por acasalamento entre irmãos. Após
cerca de 20 gerações, todos os animais terão cerca de 20 gerações, todos os animais terão exatamente os mesmos genes nos cromossomos. exatamente os mesmos genes nos cromossomos.
Eles são portanto como gêmeos univitelinos.Eles são portanto como gêmeos univitelinos.
Camundongos isogênicos são Camundongos isogênicos são homozigotoshomozigotos em em cada cada locuslocus gênico e todos os animais de uma gênico e todos os animais de uma
mesma linhagem isogênica são geneticamente mesma linhagem isogênica são geneticamente idênticos (idênticos (singênicossingênicos).).
Base genética para a rejeição de transplantes
Linhagens de camundongos isogênicos (iso = igual gênicos)todos indivíduos tem idênticos genes SNELL (P. Nobel)
A A ACEITO
B A REJEITADO
Transplante de pele entre linhagens isogênicas DIFERENTES demonstrou que a rejeição ou aceitação do transplante dependia da constituição genética do
camundongo
Major Histocompatibility Complex – MHCou
Complexo de Histocompatibilidade Principal Complexo de Histocompatibilidade Principal CHPCHP
Rejeição rápida de enxertos era devida a um conjunto de antígenos (glicoproteínas) encontrado superfície na superfície de todas as células nucleadas do organismo.
Em camundongos de uma mesma linhagem isogênica ( ou em gêmeos univitelinos ) estes antígenos são idênticos entre diferentes indivíduos e por isso os enxertos não são rejeitados como estranhos ao individuo
Todas as espécies animais tem um conjunto de genes mais importante que codifica os antígenos principais que estimulam a resposta imune na situação de transplantes entre indivíduos geneticamente diferentes. Por terem sido inicialmente descritos em transplantes receberam o nome de antígenos de HISTO COMPATIBILIDADE.
NA ESPÉCIE HUMANA - HUMAN LEUKOCYTE ANTIGENS - HLANO CAMUNDONGO - H-2
Principal função fisiológica das Principal função fisiológica das moléculas do MHC é moléculas do MHC é
Apresentação de antígenosApresentação de antígenos
COMO É POSSIVEL ASSEGURAR QUE DIFERENTES PEPTIDEOS DOS MAIS VARIADOS TIPOS DE
PATÓGENOS POSSAM SER APRESENTADOS NO ORGANISMO AOS DIFERENTES CLONES DE LINFÓCITOS
T EXISTENTES ?
TENHO QUE TER MUITAS MOLÉCULAS QUE SÃO CAPAZES DE MOSTRAR OS EPITOPOS E
INTERAGIR COM OS LINFOCITOS T
•• O RECEPTOR DE LINFÓCITO T O RECEPTOR DE LINFÓCITO T -- TCR TCR ––
RECONHECERECONHECE AMINOAMINO--ÁCIDOS DO ÁCIDOS DO
DETERMINANTE ANTIGENICODETERMINANTE ANTIGENICO E E
DA MOLÉCULA DO MHCDA MOLÉCULA DO MHC QUE O QUE O
APRESENTA APRESENTA
CÉLULA APC
LINFÓCITO T
Contato do RECEPTOR DO linfócito T (TCR)
com os residuos da molécula do MHC
Contato do Contato do RECEPTOR DO RECEPTOR DO linfócitolinfócito T (TCR) T (TCR) com os com os residuosresiduos
do peptídeo do peptídeo apresentado apresentado
Região de Região de ligação ao ligação ao peptídeopeptídeo
Moléculas do MHC SÃO DE DOIS TIPOS
Peptídios
Membrana plasmática
MHC classe I MHC classe II
Sítio de ligaçãodo peptídio
As moléculas de MHC classe I estão expressas na membrana As moléculas de MHC classe I estão expressas na membrana de todas as células menos nas de todas as células menos nas hemaciashemacias
Região Região polimórficapolimórfica
Região não Região não polimórficapolimórfica
Estrutura da molécula de MHC class I
α1α2
β2mα3 β2-microglobulina - 12kDa, não é ligadacovalentemente a cadeia α
Região alfa 1 e alfa 2 que se liga ao antígeno -Par de α-hélices sobre uma base de β strands anti-paralelas
Região alfa-3 que se liga à molécula CD8 dos linfócitos
Cadeia α-chain - 43kDa -transmembrana
T CD8
T CD4
LINFOCITOS T QUE TEM A MOLÉCULA CD4 NA SUPERFÍCIE LIGAM-SE A MOLÉCULAS DE CLASSE II
LINFOCITOS T QUE TEM A MOLÉCULA CD8 NA SUPERFÍCIE LIGAM-SE A MOLÉCULAS DE CLASSE I EXPRESSAS PELA CÉLULA QUE ESTÁ APRESENTANDO O ANTIGENO
Estrutura da moléculade MHC classe I
Cadeias
β2-micro-globulina
Peptídio
Cadeia α
Estrutura da molécula de MHC class I
Sítio de ligação ao antígenos: Domínios α1 e α2 formam como um “ cesto” de duas α-hélices
segmentadas sobre uma base de β-strands
α-hélice
β-strandsα-hélice
ANTÍGENO
PEPTÍDEOS COM PEPTÍDEOS COM 8 A 10 A. A. 8 A 10 A. A. ENCAIXAMENCAIXAM--SE NA FENDA DA SE NA FENDA DA MOLÉCULAS DE CLASSE IMOLÉCULAS DE CLASSE I
Estrutura das moléculas de MHC classe II
β2
β1
Cadeia β- 29kDaCadeia α-chain - 34kDa
α2
α1
Cadeias α and β ancoradas à membrana plasmática
Regiões em alfa-2 e beta-2 que se ligam à molécula CD4 dos linfócitos
As moléculas de MHC classe II estão expressas, As moléculas de MHC classe II estão expressas, principalmente, na membrana de células dendríticas, principalmente, na membrana de células dendríticas,
linfócitos B e macrófagos.linfócitos B e macrófagos.
Região Região polimórficapolimórfica
Região não Região não polimórficapolimórfica
Ligação do peptídeo à molécula de MHC classe IILigação do peptídeo à molécula de MHC classe II
O SÍTIO da molécula MHC classe II O SÍTIO da molécula MHC classe II
acomoda peptídeos de 10acomoda peptídeos de 10--30 30
aminoácidosaminoácidos
MHC classe I acomodapeptídios de 8-10 aminoácidos
Geometria do sítio de ligação
MHC classe II acomodaPeptídios maiores
β2-M
Cadeia α
Peptídio
Cadeia α
cadeia βPeptídio
CERTOS AA DOS PEPTÍDEOS LIGAM-SE A AA DA MOLÉCULA DE
MHC FUNCIONANDO COMO ÂNCORAS
A. ÁCIDOS ÂNCORAS EM DIFERENTES PEPTÍDIOS SÃO INTERCAMBIÁVEIS NA MESMA FAMÍLIA DE AAPor ex. Y (aromáticos) ou V ,I ,L (hidrofóbicos)
ligam-se em AA conservados na mesma família de moléculas do MHC
Peptídios eluídos de UMA MESMA MOLÉCULA DOMHC apresentam diferentes seqüências mas contém
“motifs” e âncoras SEMELHANTES1 Y 3 4 5 6 7 8 9 10 11
ANCORA
“MOTIF”3 4 5 6 7 8 9 10
KR
ET
IR
YST
FQY
TK
LH
ATK
LH
ATK
LH
ATK
LH
A
NILI
VA.A. hidrofóbico
YK Q R V TYS I K S A
ANCORAA.A. aromático
motif
R-Arg ou K-lisina (básicos)
na posição 4
QUÃO “ESPECÍFICA” É UMA MOLÉCULA DE MHC ?
Uma mesma Molécula de MHC podeligar VÁRIOS peptídeos
DIFERENTES com MOTIFS e ÂNCORAS semelhantes
3,838,986 bp224 genes
cromossomo 6
Mapa do MHC Humano do Projeto do Genoma Humano
Mapa simplificado da região do HLA
MHC Classe II
β αDP
α βLMP/TAPDM
β αDQ
αDR
β1B C A
MHC Classe I
CLASSE I: 3 LOCI (tipos) HLA-A, HLA-B, HLA-C CADA UM sintetiza UMA CADEIA ALFA
CLASS II: 3 LOCI : HLA-DP, HLA-DQ, HLA-DR CADA LOCUS TEM UM GENE PARA CADEIA ALFA
E OUTRO PARA CADEIA BETA
QUANTOS GENES ??
AlelosAlelos-- são genes que ocupam a mesma posição são genes que ocupam a mesma posição ((locuslocus) em cromossomos homólogos, isto é, no mesmo ) em cromossomos homólogos, isto é, no mesmo par de cromossomos, um de origem materna e outro de par de cromossomos, um de origem materna e outro de
origem paterna.origem paterna.
Os genes podem ser Os genes podem ser não polimórficosnão polimórficos, cuja , cuja seqüência não variaseqüência não varia entre indivíduos de uma mesma entre indivíduos de uma mesma espécie. Neste caso em todos os espécie. Neste caso em todos os individuosindividuos os dois os dois alelos são identicos e as duas proteinas alelos são identicos e as duas proteinas sintetizadas são idênticas . sintetizadas são idênticas .
Vários genes são Vários genes são polimórficospolimórficos , isto é , apresentam , isto é , apresentam variações na seqüência de basesvariações na seqüência de bases e e consequentemente a proteína sintetizada será consequentemente a proteína sintetizada será ligeiramente diferente em indivíduos que possuam ligeiramente diferente em indivíduos que possuam diferentes genes e alelos
UM POUCO DE GENÉTICA
diferentes genes e alelos
Alelo A12
Alelo B15
Alelo C32
Alelo A2
Alelo B9
Alelo C13
Para cada gene Para cada gene polimórficopolimórfico um indivíduo pode ter um indivíduo pode ter no mesmo no mesmo locuslocus genes (alelos) diferentes genes (alelos) diferentes (um herdado da mãe e outro do pai) ou (um herdado da mãe e outro do pai) ou
eventualmente genes idênticos, se herdou do eventualmente genes idênticos, se herdou do pai e mãe alelos idênticos.pai e mãe alelos idênticos.
POLIMORFISMOPOLIMORFISMOGenes polimórficosGenes polimórficos:: são são genes cujas seqüências genes cujas seqüências
variam entre os indivíduos de variam entre os indivíduos de uma mesma espécie. uma mesma espécie.
Cada gene portanto leva à Cada gene portanto leva à síntese de uma proteína de síntese de uma proteína de
sequenciasequencia diferentediferente
CO-DOMINÂNCIA
Os alelos dos genes do MHC são Os alelos dos genes do MHC são
coco--expressos. Isto quer dizer que se o expressos. Isto quer dizer que se o
indivíduo tiver 2 alelos diferentes do indivíduo tiver 2 alelos diferentes do
mesmo gene vai produzir duas proteínas mesmo gene vai produzir duas proteínas
com algumas variações na com algumas variações na sequênciasequência
HOMOZIGOSEHOMOZIGOSEIdênticos alelos no Idênticos alelos no
mesmo mesmo locuslocus gênico em gênico em ambos os cromossomos.ambos os cromossomos.
HETEROZIGOSEHETEROZIGOSEDiferentes alelos no Diferentes alelos no
mesmo mesmo locuslocus gênico nos gênico nos dois cromossomosdois cromossomos
Alelo A12
Alelo B15
Alelo C32
Alelo A2
Alelo B9
Alelo C13
QUANTAS MOLÉCULAS CLASSE I OU CLASSE II SÃO EXPRESSAS POR CÉLULA ???
• OS DOIS ALELOS DOS GENES SÃO CO-EXPRESSOS. PORTANTO NUM INDIVIDUO TOTALMENTE HETEROZIGOTO EM TODOS OS LOCI SERÃO :
• 6 DIFERENTES MOLS. CLASSE I (6 DIFERENTES CADEIAS ALFA)
• POR VOLTA DE 15 OU MAIS MOLÉCULAS CLASSE II ( TEORICAMENTE SERIAM 6 DIFERENTES ALFA ASSOCIADAS A 6 DIFERENTES BETA)
O polimorfismo alélico é concentrado no sítio de ligação ao peptídio
α1
α3
α2
β2m α2
α1
β2
β1 Classe II(HLA-DP, HLA-DQ,HLA-DR)Regiões NÃO
polimórficas
Regiões polimórficasClasse I
ABC
O polimorfismo no MHC afeta a ligação do peptídioVariantes alelicas podem diferir em até 20
aminoácidos
α β α β α β
2
317
19
89
20 45
Polimorfismo no MHC
Na população humana, mais de 1.200 alelos do MHC foram identificados
381
185
91
A B C
No
depo
limor
fism
os Classe I
Data from http://www.anthonynolan.org.uk/HIG/index.html July 2000
DR DP DQ
Classe II657 alelos 492 alelos
B C ADP DQ DRβ α β α αβ1
β α β α αB C ADP DQ DR
β1
POLIMORFISMO ALÉLICO
Devido a ligação genética (linkage) os genes do MHC são herdadosem grupo por cromossomo
O conjunto de alelos num cromossomo é denominadoHAPLÓTIPO
β α β α αB C ADP DQ DR
β1
HERANÇA DO GENES MHC - HAPLÓTIPOS
HAPLÓTIPO1
HAPLÓTIPO2
Herança de haplótipos de MHCO haplotipo é herdado em bloco
“linkage” ou ligação
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
X
PaisDP-1,2DQ-3,4DR-5,6B-7,8C-9,10A-11,12
DP-9,8DQ-7,6DR-5,4B-3,2C-1,8A-9,10
DP-1,8DQ-3,6DR-5,4B-7,2C-9,8A-11,10
DP-1,9DQ-3,7DR-5,5B-7,3C-9,1A-11,9
DP-2,8DQ-4,6DR-6,4B-8,2C-10,8A-12,10
DP-2,9DQ-4,7DR-6,5B-8,3C-10,10A-12,9
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
B C ADP DQ DR
Crianças
Entre irmãos a chance de ter os dois haplotipos idênticos é de 1:4 e de partilhar um haplótipo é 1:2
Diversidade das moléculas de MHC na população
Se: • cada indivíduo heterozigoto apresenta 6 tipos de MHC classe I
• os alelos de cada tipo de MHC I fossem distribuídos ao acaso na população
• cada um dos 1.200 alelos pudessem estar associados com qualquer outro alelo.
Teríamos ~6 x 1015 combinações possíveis
Na realidade os alelos de MHC não são distribuídos ao acasoOs alelos segregam com a localidade e raça.
5.72
18.88
8.44
4.48
24.63
2.64
15.18
28.65
13.38
CAU AFR ASIFreqüência (%)
HLA-A1
HLA- A2
HLA- A3
Grupo de alelos
α1
α3
α2
β2m α2
α1
β2
β1
O polimorfismo alélico é concentrado no sítio de ligação ao peptídio
O polimorfismo no MHC afeta a ligação do peptídioVariantes alelicas podem diferir em até 20
aminoácidos
Classe II(HLA-DR)
Classe I
Alelo MHC A9 Alelo MHC A15
O polimorfismo no MHC determina a ligação de peptídios
Produtos de diferentes alelos do MHC se ligam a
diferentes CONJUNTOS de peptídios.
P S AYS I K I
R G Y YV Q Q L
Alelo MHC A9
Alelo MHC A15
Por que precisamos dePor que precisamos detantas moléculas e tanto tantas moléculas e tanto
polimorfismo nas polimorfismo nas moléculas Classe 1 e moléculas Classe 1 e
Classe 2 ?Classe 2 ?
Exemplo: Se só houvesse um tipo de MHC
População ameaçada de
extinção
Sobrevivência do indivíduo ameaçada
Patógeno que evade ao MHC X.
MHCXX
MHCXY
Exemplo: Se cada indivíduo apresenta 2 moléculas de MHC (MHC X e Y)
Impacto nos indivíduos depende
do genótipo
Patógeno que evade ao MHC X
MHCXX
A população sobrevive
MHCYYMas
apresenta umpeptídio que se liga ao MHC Y
Exemplo: Se cada indivíduo apresenta 2 moléculas de MHC (MHC X e Y) …., e o patógeno muta
População ameaçada de extinção
Patógeno que evade ao MHC X, mas apresenta umpeptídio que se liga ao MHC Y
MHCXX
MHCXY
MHCYY
MAS o número de tipos de moléculas de MHC não poderia aumentar infinitamente.
….até quemuta e evade aoMHC Y
A espécie necessita expressar variantesde cada tipo de molécula de MHC
• Alta taxa de replicação dos microrganismos patogênicos em relação aos vertebrados permite que um patógeno possa mutar os seus genes mais freqüentemente e escapar da resposta imune
• O número de genes de moléculas do MHC é limitado
Variantes (alelos) de MHC aumentam a resistência da espécie contra patógenos de alta poder de mutação sem aumentar o número de moléculas de MHC.
Para neutralizar a flexibilidade dos patógenos:
• As moléculas de MHC apresentam diversos variantes
• Estes variantes não protegem o indivíduo mas protegem a espécie da extinção.
Aplicações clínicas relevantes da genética do MHC:
Pareamento (“Matching”) de recipientes e doadores de transplantes
A diversidade e complexidade do MHC e seu padrão de herança explicam :
• A necessidade de “match” do MHC do recipiente com o doador de orgão.• A dificuldade de achar um match apropriado para doadores não relacionados.• 1/4 de chances de achar irmãos com MHCs idênticos e 1:2 de partilharem um haplotipo .
Principal função das moléculas Principal função das moléculas do MHCdo MHC
Apresentação de antígenosApresentação de antígenos
COMO OS ANTÍGENOS SÃO PROCESSADOS
PELAS CÉLULAS PARA GERAR PEPTIDIOS E
COMO ESTES SE LIGAM ÀS MOLÉCULAS CLASSE I E CLASSE II
?
COMO O LINFÓCITO T COMO O LINFÓCITO T APRENDE A RECONHECER APRENDE A RECONHECER
AS PRÓPRIAS AS PRÓPRIAS MOLÉCULAS CLASSE I E MOLÉCULAS CLASSE I E
CLASSE II E OS CLASSE II E OS ANTÍGENOS ANTÍGENOS Educação tímicaEducação tímica
PRÓXIMA AULAPRÓXIMA AULA
CitosolCitosol(Classe I)(Classe I)
Compartimento vesicularCompartimento vesicular(Classe II)(Classe II)
O antígeno (peptídio) será acoplado preferencialmente a O antígeno (peptídio) será acoplado preferencialmente a moléculas classe I ou classe II dependendo do compartimento moléculas classe I ou classe II dependendo do compartimento
celular onde o antígeno é processado e o peptidio gerado celular onde o antígeno é processado e o peptidio gerado
Relembrando a estrutura da célula eucariota
PEPTÍDIOS QUE SÃO GERADOS OU LIBERADOS NO CITOSOL SÃO TRANSPORTADOS PARA DENTRO DO RE E
APRESENTADOS EM CLASSE I
PEPTÍDIOS QUE SÃO GERADOS DENTRO DE ENDOSSOMAS (PATÓGENOS QUE VIVEM EM VACUOLOS E PATÓGENOS OU MOLÉCULAS QUE ENTRAM POR FAGOCITOSE ) SÃO APRESENTADOS EM CLASSE II POR FUSÃO COM VESÍCULAS
Apresentação Apresentação de peptídeos de peptídeos presentes no presentes no
citosolcitosol
Via de Via de processamentoprocessamento intracelularintracelular paraparaMHC MHC ClasseClasse II
Apresentação de Apresentação de peptídeos peptídeos
presentes no presentes no compartimento compartimento endossomicoendossomico
Via de Via de processamentoprocessamento intracelularintracelular paraparaMHC MHC classeclasse II II
SínteseSíntese de de classeclasse II com a II com a cadeiacadeia invariante, invariante, ficafica CLIPCLIP, , remoçãoremoção de de CLIPCLIP pelapelaaçãoação combinadacombinada das das enzimasenzimas proteolíticasproteolíticas e da e da moléculamolécula HLAHLA--DM .DM .
A A ligaçãoligação do do peptídeopeptídeo ANTIGENICO ANTIGENICO geradogerado no endossoma no endossoma nana fendafenda da da moléculamolécula de de classeclasse II e II e expressãoexpressão nana superfíciesuperfície celularcelular..
CLCLASS IIASS II--ASSOCIATED ASSOCIATED IINVARIANT NVARIANT
PPEPTIDE = EPTIDE = CLIPCLIP