Sistema HLA – Nomenclatura actual Rol biológico … nefrologia 2014... · Sistema HLA –...
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Sistema HLA – Nomenclatura actual Rol biológico Antígenos Clase I y II.
BQ. Alejandra Arenas C.Sección Histocompatibilidad
Subdepto. Enfermedades no Transmisibles
Complejo Mayor de Histocompatibilidad(MHC)• MHC de la traducción de los términos ingleses "Major
Histocopatibility Complex“ sistema genético que codifica lasmoléculas MHC o HLA (Human Leukocyte Antigens) queinducen y regulan la respuesta inmune especifica e intervienenen el proceso de rechazo de tejidos trasplantados.
• MHC fue descubierto en 1937 por Peter Gorer al realizar estudiosde trasplante en ratones de distintas cepas y lo denomino:Complejo H-2
• Jean Dausset en 1952 observo, por vez primera, unaaglutinación de los glóbulos blancos de una persona por el suerode otra, inmunizada por transfusiones previas de diversaprocedencia.– En 1958 observó y describió en la superficie de los glóbulos blancos
unas estructuras proteicas en forma de antena, capaces de provocarla aparición de un anticuerpo que se fija a ellas de forma específica,lo llamo antígeno Mac (HLA-A2)
Región Génica del MHC
Ocupa un segmento de 3600kb en el brazo corto (p) del Cromosoma 6 (6p21.31-6p21.32)
Brazo corto
Genes MHC Clase I
Clase IA (clásicas): sus productos son moléculas HLA -A, -B, -C
presentes en todas las células nucleadas y plaquetas, se caracterizan por sermuy polimorficas.
Clase IB (no clásicos): HLA-E, -F, -GHLA-E presentes en la mayoría de las células, interactúan con receptor
inhibidor NKG2A de células Natural Killer (NK).HLA-F se expresan en células de amígdalas, bazo y timo, se unen a
receptores inhibidores presentes en células NKHLA-G expresadas en trofoblasto fetal y epitelio tímico, no son polimorficos.
HLA-G1, G2, G3 y G4 se expresan unidas a membrana celular, HLA-G5, G6 y G7 son solubles.
Inhiben al sistema inmune de la madre para proteger al feto.inhibiendo la accion de NK
7 genes MIC (A-G): su expresión es reducida, son poco polimorficos y solo se expresan MIC A y MIC B.
Se encuentran solo en ciertos tejidos: timo, hígado, intestino y placenta. Interactúan con células Natural Killer (NK).activandolas por unión al receptor NKG2D.
Genes MHC Clase II
Clase II: sus productos son moléculasHLA-DR, -DP, -DQ
Su expresión esta restringida a células del sistema inmune: linfocitos B, macrófagos, células dendríticas, linfocitos T activados.
También codifican para HLA-DM,-DOHLA-DM y DO regulan la unión de péptidos a HLA-DR,-DQ, DP
2 grupos de genes no HLA:• TAP1 y TAP2 codifican moléculas transportadoras de péptidos
antigenicos en retículo endoplasmico RE.
• LMP2 y LMP7 sus productos forman parte del proteasoma (complejo enzimático intracelular que cataboliza proteínas en péptidos)
Genes MHC Clase III
Varios loci de Clase III:
• 3 para moléculas del complemento ( C2, C4, Bf ) C2 y C4 son componentes de la vía clásica Bf ( Factor B ) es regulador de la vía alterna del
complemento.
• Proteínas del sistema inmune TNFα y TNFβ (Factor de Necrosis Tumoral) HSP 70 (Heat Shock Protein)
Estructura de las moléculas HLA clase I
Una cadena de 43kDa,con tres dominios αextra citoplasmáticos:
α1, α2 y α3un dominio intracelular yuna región transmem-brana.
β2-microglobulina,unida en forma nocovalente a la cadena α,estabiliza la molécula.
Bolsillo formado por las α-hélices, donde se ubica el péptido antigénico.
Constituidos por 2 cadenas polipeptídicas 1-cadena α de ~ 34 kd 1-cadena β de ~ 29 kd
Ambas poseen dos dominios extracelulares, α1,α2-β1,β2; un dominio intracelular y una regiontransmembrana.
Las cadenas α y β se sintetizan indepen-dientemente, se asocian de modo no-covalente
El bolsillo esta conformado por
α1 y β1
Estructura de las moléculas HLA clase II
MHC clase I presentapéptidos de 8-10 amino
ácidos
Bolsillo de unión a péptidos
MHC clase II presentapéptidos de >13 amino
ácidos
b2-M
Cadena-a
Péptido
Cadena a
cadenabPéptido
En estado de reposo las moléculas HLA están unidas a péptidos propios.Cuando el organismo es atacado por un agente extraño, se expresan péptidos provenientes de las proteínas extrañas en las APC.
Las moléculas HLA clase I unen péptidos cortos 8-10 aa.Pueden unir 2.000-10.000 péptidos distintos, pero estos presentan una secuencia especifica para cada alelo.Tienen importancia los aa en posición 2 y 9 denominados puntos de anclaje a determinados residuos del bosillo.Los aa 3 al 8 quedan en medio de la cavidad e interactúan con el receptor de los linfocitos T (TCR)
4D ASPARTICO E GLUTAMICO9Y TIROSINAL LEUCINA P PROLINA T TREONINAF FENILALANINA
Las moléculas HLA clase II unen un péptido de > tamaño 12 a 34 aa.
En el bolsillo el péptido queda unido por su secuencia central los aa 2 o 4 y 9 son los que se anclan, quedando los extremos libres.
Característica de la unión péptido-molécula HLA
Un solo sitio de unión→ DIFERENTES PEPTIDOScada HLA-I: 2000 - 10000 péptidos ≠→ con ALTA AFINIDAD
Restricciones en la unión Péptido – HLA
Tamaño del péptido:HLA - I 8 a 10 aa.HLA - II variable 12 a 34 aa.
Residuos de anclaje: HLA - I 2º y 9ºHLA - II 2ºo 4º y 9º
La unión entre péptido y molécula HLA es “Promiscua”Molécula HLA puede unirse a muchos péptidos distintosAlgunos péptidos pueden unirse a varias moléculas HLA
Distribución tisular de las moléculas HLA
HLA clase I todas las células nucleadas y plaquetas.
Pero:En algunas localizaciones su expresión es mínima o incluso nula:Glándulas de Bruner duodenales, Trofoblasto Neuronas del SNC.
HLA clase II su expresión es más restringida:
Macrófagos en sus diversas localizaciones,Células dendríticas que actúan como células presentadoras de antígenos (APC)Monocitos,Linfocitos BLinfocitos T y células NKactivados
Para la expresión de HLA- DR se expresan los genes DRA que codifica la cadena αα y al menos 1 gen DRB para la cadena ββ.
La cadena αα puede unirse a las cadenas ββ codificadas por genes DRB1,DRB3,DRB4 y DRB5 dando origen a
HLA-DR unión entre DRA αα y DRB1 ββ11HLA-DR 51 unión DRA αα Y DRB5 ββ55HLA-DR 52 unión DRA αα Y DRB3 ββ33HLA-DR 53 unión DRA αα Y DRB4 ββ44
La presencia de éstas especificidades públicas depende de la especificidad de DRB1
Expresión de moléculas HLA Clase II
Públicos o super tipicos
Especificidades públicas o Súper típicosMoléculas HLA clase I
Todas las moléculas HLA-B se agrupan en dos familias de súper típicos Bw4 y Bw6.
• Bw4 y Bw6 no son codificadas por otros genes, sino que residen en un epitope único en cada molécula HLA- B, en los residuos 80 al 83 de la α hélice del dominio α1.
• Bw4 residuos aminoacidicos 80 IALR 83• Bw6 residuos aminoacidicos 80 NLRG 83• Estas secuencias se han conservado durante la evolución.
Características genéticas del MHC
• PoligénicoVarios genes del sistema MHC clase I y clase II codifican diferentes tipos de moléculas con la misma funcion.
• PolimórficoEl MHC posee diferentes loci y un gran número de alelos diferentes para cada uno de ellos.A mayor cantidad de alelos, mayor posibilidad de unir distintos péptidos a las moléculas HLA → amplia respuesta inmune mediada por linfocitos T, contra cualquier agente patógeno, aumentando el número de linfocitos T específicos.Los genes del MHC son los más polimórficos.
Región génica MHC
Clase IIIMHC Clase II
b aDP
a bLMP/TAPDM
DQ
aDR
b1B C A
MHC Clase I
PoligeniaCLASE I: 3 tipos de moleculas HLA-A, -B, -CCLASE II: 3 tipos de moleculas HLA-DP, -DQ, -DR.
4 53
3 genes extra DRB, se pueden expresar en algunos individuos
DQα β
DR
Polimorfismo del MHCCada variante polimórfica es llamada aleloEn la población se han identificado más de 4633
alelos MHC
Datos de: IMGT / HLA Database European Bioinformatics Institute 2010
Alelos Clase I:3269(A-B-C)
1001
1605
690
0200400600800
10001200140016001800
A B C
N° A
lelo
s
12
3
878
35108
28138
0100200300400500600700800900
1000
DRA DRB DQA1 DQB1 DPA1 DPB1
N° A
lelo
s
Alelos Clase II: 1190(DR-DQ-DP)
• Los genes de la región del CMH están muy próximos entre sí, lo que implica que los genes que codifican para cada una de las moléculas se van a transmitir ligados.
• A cada combinación particular de alelos producto de esos genes, presentes en un cromosoma individual se conoce como Haplotipo
Haplotipo 1
Haplotipo 2
• Los genes del MHC son los más polimórficos del genoma y se expresan en forma codominante en cada individuo.
Cada persona expresa todos los alelos del MHC heredados de ambos padres.
Se heredan en forma mendeliana
Función biológica de moléculas HLA
1- Presentación de péptidos extraños a los linfocitos T Las moléculas HLA clase I y II presentan péptidos
derivados de proteínas presentes en diferentescompartimentos celulares y por lo tanto distintos tipos depatógenos.
El polimorfismo de las moléculas HLA → garantiza quelos microorganismos no puedan evadir la respuestainmune en la población.
2- Presentación de péptidos propios a los linfocitos TClave para la auto tolerancia inmune.
Presentación de péptidos a los linfocitos T
Función de las moléculas HLA
Moléculas HLA clase I:- su rol se asocia a la presentación de péptidos antigénicos, principalmente de origen endógeno, a LT CD8+ .
Unión a dominio alfa 3.
- Respuesta citotóxica.
Función de las moléculas HLA
Moléculas HLA Clase II:
- Su rol es el de presentar péptidos antigénicos, principalmente de origen exógeno, a LT CD4+.
Unión a dominio beta 2.
- Respuesta humoral y celular.
CÉLULA PRESENTADORA DE ANTÍGENOS
Molécula Clase II del MHC
CÉLULA T CD4*
Las moléculas HLA presentan los péptidos en la superficie celular
a linfocitos TLos linfocitos T Citotóxicos reconocen los péptidos virales unidos a moléculas MHC Clase I y se produce la lisis celular
Los linfocitos T Helper reconocen los péptidos unidos a moléculas MHC Clase II y activa a los linfocitos B
Presentación de péptidos Las APC activadas
migran a los ganglios y presentan antígenos a los linfocitos T.
Los linfocitos T se adhieren a la APC mediante el receptor de linfocitos T (TCR).
La unión del TCR al complejo Péptido - MHC en presencia de moléculas co estimuladoras produce:
Expansión clonalDiferenciación en linfocitos T efectoras antígeno específicas
Reingresan en la circulación y migran al lugar de la infección
Los linfocitos T buscan en la superficie de las APC el antígeno unido a moléculas MHC Linfocitos T CD8 – HLA clase ILinfocitos T CD4 – HLA clase II
. Las proteínas tumorales ovirales son presentados pormoléculas HLA clase Iformando Complejo péptido-HLA clase I de vida mediacorta (~10 horas), a los TCRde los linfocitos T CD8.
Se forma un complejoPéptido-HLA clase I-TCRque induce al linfocito Tcitotóxico a destruir lascélulas tumorales oinfectadas por virus porcitotoxicidad directa.
Presentación moléculas clase IVía Endógena o biosintética:
Procesamiento del antígeno.Vía exógena.
Moléculas HLA clase II se unen a proteínas extracelularesinternalizadas mediante la unión a un receptor específico de lasuperficie celular o mediante vía pinocitosis.
-Complejo péptido - HLA clase II: vida media larga (>100horas).
-Las moléculas HLA clase II presentan péptidos procedentes deantigenos extracelulares a los receptores de los linfocitos TCD4+
-Se forma un complejo
Péptido-HLA clase II-TCRque induce al linfocito T Helper a iniciar y regular la respuestahumoral.
Presentación Moléculas Clase II Vía Exógena o endocítica
El complejoPéptido-HLA clase II – TCR CD 4+
que induce al linfocito T Helper a iniciar y regular la respuesta humoral.
Vías de alo reconocimiento
Las APC del donante migran a los ganglios y estimulan a los Linfocitos T del receptor
Las APC del receptor procesan y presentan péptidos derivados del órgano trasplantado
Reconocimiento Directo Reconocimiento Indirecto
Reconocimiento de aloantígenos por Linfocitos T del receptor
AloantígenosVía Directa Vía Indirecta
PresentaciónLinfocitos T receptor
CPA Donante Procesamiento endógenoMHC I MHCII Ag. Donante
LT CD8 LT CD4 CPA receptor MHC II- Péptido AgReceptor
LT CD4
Nomenclatura HLA- Identifica las moléculas HLA indicando con una letra el
locus, seguida de un número que identifica laespecificidad del antígeno.
- Algunos antígenos se dividieron en subtipos, los cualesson diferentes desde el punto de vista genético yserológico. Los cuales además, segregan de formaindependiente en la población.
HLA- A 25 (10) Locus: AAntígeno: (10)Subtipo: 25
Nomenclatura HLA• El desarrollo de las técnicas moleculares y la secuenciación de los genes
del sistema HLA, permitió identificar variantes del antígeno.
• Ej.- A*25:01A*25:02
Locus: A( * ) Indica que fue definido molecularmenteEspecificidad serológica original: 25Variante: 01
DRB1*01:03Alelo codificado por el gen B1 de la región DR.01: grupo de alelos relacionados estructuralmente.03: variante