ГКГС класу II
ГКГС класу II – це клас молекул головного комплексу гістосумісності (ГКГС, англ. - MHC), які зазвичай зустрічаються лише на професійних антигенпрезентувальних клітинах (АПК), таких як дендритні клітини, мононуклеарні фагоцити, деякі ендотеліальні клітини, епітеліальні клітини тимуса так В-клітини. Ці клітини важливі для ініціювання імунних відповідей.
Антигени, які презентуються молекулами MHC класу II, походять із позаклітинних білків (не цитозольних, які презентуються молекулами MHC класу I).
"Завантаження" антигена на молекули МНС класу II відбувається після фагоцитозу. Позаклітинні білки ендоцитозуються, перетравлюються в лізосомах, і отримані епітопні пептидні фрагменти завантажуються на молекули MHC класу II до міграції останніх на поверхню клітини.
У людини білковий комплекс MHC класу II кодується генним комплексом лейкоцитарного антигена людини (HLA). HLA, що відповідають класу MHC II, це HLA-DP, HLA-DM, HLA-DOA, HLA-DOB, HLA-DQ і HLA-DR.
Мутації в комплексі генів HLA можуть призвести до синдрому голих лімфоцитів (BLS), який є різновидом дефіциту MHC класу II.
Як і молекули MHC класу I, молекули класу II також є гетеродимерами, але в цьому випадку складаються з двох гомогенних пептидів, α і β ланцюга, обидва з яких кодуються в MHC.[1] Підпозначення α1, α2 тощо відноситься до окремих доменів всередині гена HLA. Кожен домен зазвичай кодується окремим екзоном всередині гена, а деякі гени мають додаткові домени, які кодують лідерні послідовності, трансмембранні послідовності тощо. Ці молекули мають як позаклітинні ділянки, так і трансмембранну послідовність і цитоплазматичний хвіст. Ділянки α1 і β1 ланцюгів об’єднуються, утворюючи дистальний домен, що зв’язує пептиди з мембраною, тоді як ділянки α2 і β2 - позаклітинні частини ланцюгів, утворюють проксимальний імуноглобуліноподібний домен на мембрані. Антигенозв'язувальна щілина, куди приєднується антиген або пептид, складається з двох стінок α-спіралей і β-листка.[2]
Оскільки антигенозв’язувальна щілина молекул MHC класу II відкрита на обох кінцях, тоді як відповідна щілина на молекулах класу I закрита на кожному кінці, антигени, презентовані молекулами MHC класу II, є довшими, як правило, довжиною від 15 до 24 амінокислотних залишків.
Ці молекули постійно експресуються в професійних АПК, але їх поява на інших клітинах може бути індукована інтерфероном γ.[3] Вони експресуються на епітеліальних клітинах в тимусі та на АПК на периферії. Експресія MHC класу II в АПК ретельно регулюється за допомогою CIITA, який є трансактиватором MHC класу II. CIITA експресується виключно на професійних АПК, однак непрофесійні АПК також можуть регулювати активність CIITA та експресію MHCII. Як згадувалося, інтерферон γ (ІФН γ) запускає експресію CIITA, а також відповідає за перетворення моноцитів, які є MHCII-негативними клітинами, у функціональні АПК, які експресують MHCII на своїх поверхнях.[4]
Наявність повноцінних стабільних молекул MHC класу II, є важливим для загальної імунної функції.[5] Оскільки MHCII пов'язує позаклітинні білки, він в основному залучений до презентації позаклітинних патогенів (наприклад, бактерій, які можуть інфікувати рану або кров). Молекули MHC класу II взаємодіють переважно з імунними клітинами, такими як Т-хелпери (CD4+).
Презентований пептид регулює те, як T-клітини реагують на інфекцію.[5] Стабільне зв’язування пептиду має важливе значення для запобігання розриву цього зв'язку та деградації пептиду, які можуть відбутися без надійного приєднання до молекули MHC.[5] Це завадить розпізнанню антигена Т-клітинами, їх активації і належній імунній відповіді. [5]
Запущена відповідна імунна реакція може включати локалізоване запалення та набряк через залучення фагоцитів або може призвести до повносильної імунної відповіді антитіл через активацію В-клітин.
Під час синтезу МНС класу II в ендоплазматичному ретикулумі (ЕР) виробляються α- і β-ланцюги, які утворюють комплекс зі спеціальним поліпептидом, відомим як інваріантний ланцюг.[6] У гранулярному ЕР пептидозв’язувальна щілина нового білка MHC класу II блокована інваріантним ланцюгом (Ii - тример), для запобігання зв’язуванню клітинних пептидів або пептидів із ендогенного шляху (наприклад, ті, які мають зв'язуватись з молекулами MHC класу I).
Інваріантний ланцюг також сприяє експорту MHCII з ЕР до апарату Гольджі, з подальшим злиттям зі зрілою ендосомою, що містить ендоцитовані, деградовані білки. Потім інваріантний ланцюг поетапно розщеплюється протеазами, які називаються катепсинами, залишаючи лише невеликий фрагмент, відомий як CLIP, який продовжує блокувати пептидозв'язувальну щілину. Структура, подібна до MHCII, HLA-DM, полегшує видалення CLIP і дозволяє MHCII зв’язувати пептиди з більш високою афінністю. Стабільний MHCII потім презентується на поверхні клітини.
Після синтезу MHCII і їх презентації на АПК вони не можуть довго експресуватися на поверхні клітини через інтерналізацію плазматичної мембрани АПК. У деяких клітинах антигени зв’язуються з переробленими молекулами MHCII, поки вони перебувають в незрілих ендосомах, тоді як інші клітини, такі як дендритні клітини (ДК), інтерналізують антигени за допомогою рецепторопосередкованого ендоцитозу, і створюють комплекс MHCII-пептид у ділянції обробки ендосомно-лізосомного антигена, що не залежить від синтезу нових молекул МНСІІ. Це свідчить про те, що після інтерналізації антигена вже існуючі молекули MHC класу II на зрілих ДК можуть бути перероблені та перетворені на нові комплекси MHCII-пептид.[4]
На відміну від MHCI, MHCII призначений для презентації антигенів позаклітинних, а не внутрішньоклітинних патогенів.
Першим кроком є захоплення патогена шляхом фагоцитозу. Потім патоген розщеплюється в лізосомі, потрібний антиген отримується і завантажується в молекулу MHCII. Потім молекула MHCII транспортується на поверхню клітини, щоб презентувати антиген Т-хелперу. MHC II активує T-хелпер, що сприяє вивільненню цитокінів та іншим реакціям, які допоможуть індукувати інші клітини, які допомагають боротися з позаклітинними патогенами.
| Альфа | Бета | |
| HLA-DM | HLA-DMA | HLA-DMB |
| HLA-DO | HLA-DOA | HLA-DOB |
| HLA-DP | HLA-DPA1 | HLA-DPB1 |
| HLA-DQ | HLA-DQA1, HLA-DQA2 | HLA-DQB1, HLA-DQB2 |
| HLA-DR | HLA-DRA | HLA-DRB1, HLA-DRB3, HLA-DRB4, HLA-DRB5 |
У цьому шляху беруть участь кілька молекул.[7]
- PIK3R2 [8] і PIP5K1A [9] це дві кінази, які створюють субстрати для PSD4.
- PSD4 [10] [11] (Рleckstrin та Sec7 Domain 4) є GEF (Guanine Еxchange Fактор), який завантажує ARL14/ARF7 з ГТФ.
- ARL14/ARF7[12] — це білок-мала ГТФаза, який селективно експресується в імунних клітинах. Цей білок локалізований в компартментах MHCII у незрілих дендритних клітинах.
- ARF7EP [13] є ефектором ARL14/ARF7, який взаємодіє з MYO1E .
- MYO1E [14] — це білок, який контролює компартменти MHCII за механізмом на основі актину.
PIK3R2 і PIP5K1A — це дві кінази, які фосфорилюють фосфатидилінозитол (PIP), забезпечуючи PSD4 субстратами для його здатності завантажувати GTP. PSD4 як фактор обміну гуаніну, навантажує ARL14/ARF7 GTP. Згодом ARF7EP взаємодіє з MYO1E, який зв’язується з актиновими міоволокнами. Загалом цей комплекс сприяє стабілізації везикул із MHCII, всередині незрілої дендритної клітини, перешкоджаючи їх транслокації на клітинну мембрану.
Різновид дефіциту MHC класу II, який також називають синдромом голих лімфоцитів, пов’язаний з мутаціями в генах, які кодують фактори транскрипції, які регулюють експресію генів MHC класу II.[15] Це призводить до зниження рівнів CD4+ Т-клітин і деяких ізотипів імуноглобуліну, навіть якщо присутні нормальні рівні як CD8+ клітин, так і В-клітин. При дефіциті MHCII АПК не здатні презентувати антигени Т-клітинам і належним чином їх активувати. Відповідно Т-клітини нездатні до проліферації та виділення цитокінів, які зазвичай беруть участь в імунній відповіді.
Дефіцит молекул MHC класу II впливає не тільки на активацію та проліферацію Т-клітин, але й на решту каскаду імунної відповіді, В-клітини тощо. При такому зменшенні кількості активних Т-клітин вони не можуть взаємодіяти та активувати В-клітини. Зазвичай, коли В-клітини активуються, вони проліферують і диференціюються, що призводить до появи плазматичних клітин, які відповідають за вироблення антитіл.[16] При дефіциті МНСІІ, В-клітини не активуються і не можуть диференціюватися в плазматичні клітини, що призводить до дефіциту антитіл, які не можуть нормально функціонувати. Єдиним сучасним методом лікування є пересадка кісткового мозку, але навіть вона не виліковує хворобу, і більшість пацієнтів не доживають до десяти років.[17]
Гени і молекули MHC класу II пов’язані з безліччю різних захворювань, одним з яких є цукровий діабет 1 типу. Гени HLA класу II є найважливішими генами, пов’язаними з ризиком успадкування діабету 1 типу, на які припадає приблизно 40-50% спадковості. Алелі цих генів, які впливають на зв’язування пептидів з молекулами MHC класу II, мабуть, найбільше впливають на ризик діабету 1 типу. Встановлено, що специфічні поліморфізми алелів підвищують ризик хвороби (наприклад, DRB1 і DQB1). Інші були пов’язані з стійкістю до неї.[18]
- ↑ Histocompatibility. Архів оригіналу за 26 грудня 2008. Процитовано 21 січня 2009.
- ↑ Jones EY, Fugger L, Strominger JL, Siebold C (April 2006). MHC class II proteins and disease: a structural perspective. Nature Reviews. Immunology. 6 (4): 271—82. doi:10.1038/nri1805. PMID 16557259.
- ↑ Ting JP, Trowsdale J (April 2002). Genetic control of MHC class II expression. Cell. 109 Suppl (2): S21-33. doi:10.1016/s0092-8674(02)00696-7. PMID 11983150.
- ↑ а б Roche PA, Furuta K (April 2015). The ins and outs of MHC class II-mediated antigen processing and presentation. Nature Reviews. Immunology. 15 (4): 203—16. doi:10.1038/nri3818. PMC 6314495. PMID 25720354.
- ↑ а б в г Owen, Judith A; Punt, Jenni; Stranford, Sharon A; Jones, Patricia P; Kuby, Janis (2013). Kuby Immunology (вид. 7th). New York: W H Freeman & Co. ISBN 978-1-4641-1991-0. OCLC 820117219.
- ↑ Cresswell, Peter (23 лютого 1996). Invariant Chain Structure and MHC Class II Function. Cell (English) . 84 (4): 505—507. doi:10.1016/S0092-8674(00)81025-9. ISSN 0092-8674. PMID 8598037. Архів оригіналу за 9 квітня 2018. Процитовано 23 грудня 2021.
- ↑ Paul P, van den Hoorn T, Jongsma ML, Bakker MJ, Hengeveld R, Janssen L, Cresswell P, Egan DA, van Ham M, Ten Brinke A, Ovaa H, Beijersbergen RL, Kuijl C, Neefjes J (April 2011). A Genome-wide multidimensional RNAi screen reveals pathways controlling MHC class II antigen presentation. Cell. 145 (2): 268—83. doi:10.1016/j.cell.2011.03.023. PMID 21458045.
- ↑ PIK3R2 phosphoinositide-3-kinase, regulatory subunit 2 (beta) [Homo sapiens (human)]. Entrez Gene. Архів оригіналу за 23 грудня 2021. Процитовано 23 грудня 2021.
- ↑ PIP5K1A phosphatidylinositol-4-phosphate 5-kinase, type I, alpha [Homo sapiens (human). Entrez Gene. Архів оригіналу за 23 грудня 2021. Процитовано 23 грудня 2021.
- ↑ [[https://web.archive.org/web/20211223075743/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/23550 Архівовано 23 грудня 2021 у Wayback Machine.] PSD4 pleckstrin and Sec7 domain containing 4 [Homo sapiens (human)] - Gene - NCBI]
- ↑ Prigent M, Dubois T, Raposo G, Derrien V, Tenza D, Rossé C, Camonis J, Chavrier P (December 2003). ARF6 controls post-endocytic recycling through its downstream exocyst complex effector. The Journal of Cell Biology. 163 (5): 1111—21. doi:10.1083/jcb.200305029. PMC 2173613. PMID 14662749.
- ↑ ARL14 ADP-ribosylation factor-like 14 [Homo sapiens (human). Entrez Gene. Архів оригіналу за 23 грудня 2021. Процитовано 23 грудня 2021.
- ↑ ARL14EP ADP-ribosylation factor-like 14 effector protein [Homo sapiens (human). Entrez Gene. Архів оригіналу за 23 грудня 2021. Процитовано 23 грудня 2021.
- ↑ MYO1E myosin IE [Homo sapiens (human). Entrez Gene. Архів оригіналу за 23 грудня 2021. Процитовано 23 грудня 2021.
- ↑ Steimle V, Otten LA, Zufferey M, Mach B (June 2007). Complementation cloning of an MHC class II transactivator mutated in hereditary MHC class II deficiency (or bare lymphocyte syndrome). 1993. Journal of Immunology. 178 (11): 6677—88. PMID 17513710.
- ↑ Mak, Tak W.; Saunders, Mary E. (2006). The immune response basic and clinical principles. Amsterdam: Elsevier/Academic. ISBN 978-0-12-088451-3. OCLC 986987876.
- ↑ Serrano-Martín MM, Moreno-Pérez D, García-Martín FJ, Jurado-Ortiz A (March 2007). [Major histocompatibility complex class II deficiency]. Anales de Pediatria (ісп.). 66 (3): 305—8. doi:10.1157/13099694. PMID 17349258.
- ↑ Xie Z, Chang C, Zhou Z (October 2014). Molecular mechanisms in autoimmune type 1 diabetes: a critical review. Clinical Reviews in Allergy & Immunology. 47 (2): 174—92. doi:10.1007/s12016-014-8422-2. PMID 24752371.