На главную ДЛЯ НОВИЧКОВДЛЯ НОВИЧКОВ СОБЫТИЯ КАРТА САЙТА ПРЕСС-СЛУЖБА
ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ ДАТЫ ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ О ПРОЕКТЕ
ДЛЯ ИНВЕСТОРОВДЛЯ ИНВЕСТОРОВ КОМПАНИИ ГОСТЕВАЯ НАГРАДЫ
SWITCH TO ENGLISH СТАТЬИСТАТЬИ БАЗА ДАННЫХ ФОРУМ КОНТАКТЫ
поиск по сайту  
подписка  


Биотерроризм

Биокомпьютеры

С-пептид. Часть III.

С-пептид. Часть II

С-пептид. Часть I.

Инсулин. Часть II.

Инсулин. Часть I.

Атипичная пневмония. Часть II.

Атипичная пневмония. Часть I.

Геносистематика - что это такое Часть 2.

ДНК или РНК: кто более матери-Природе ценен?

Будущее коммерческого внедрения генетически модифицированных организмов в странах европейского союза

Простая модель реакции организма на внешние воздействия

Некоторые современные подходы к терапии болезни Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть II

Болезнь Альцгеймера. Молекулярно-биологический аспект. Часть I

Болезнь Альцгеймера. От описания симптомов - к молекулярным механизмам.

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 5

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 3

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 2

Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA). Часть 1

«Страшная» еда

Эглин

Почему философия не удовлетворяет биолога?

Инвестиционная привлекательность Российского рынка биоинформатики и биотехнологий

Геносистематика - что это такое.

Эндотоксины Bacillus thuringiensis

Диабет. (часть II)

Вешенка и человек

Диабет. (часть I)

Почему ограничены размеры бактериальной колонии?

Функциональная роль остеопонтина в развитии и реконструкции костной ткани.

Структура и некоторые свойства белка остеопонтина.

Проблемы инвестирования в биотехнологические разработки для сельского хозяйства.

Роль метилирования ДНК в канцерогенезе.

Жизнь и смерть овечки Долли

Дню борьбы с проказой посвящается...

Бактерии, приносящие миллиард.

Дню борьбы со СПИДом - достойные проводы!

Современная лаборатория молекулярной биологии.

Интервью с вампирчиком.


Наши статьи


Главный комплекс тканевой совместимости человека (HLA).

Часть 5.

Пути процессинга и презентации пептидов молекулами MHC I класса.

Как известно, лимфоциты-киллеры (СD8+) распознают антигенные пептиды только в комплексе с молекулами MHC I класса. Так как эти молекулы присутствуют практически на всех клетках организма, то любая клетка организма, несущая комплекс "молекула MHC-антиген", в принципе может активировать клон CD8+ Т-киллеров. T-киллеры элиминируют мутантные, трансформированные и инфицированные вирусом клетки, т.е. клетки, несущие на поверхности чужеродные или измененные антигены. Поскольку молекулы MHC I класса не различают аутологичные и чужеродные пептиды, они могут формировать комплексы с фрагментами эндогенных белков, однако активация киллеров происходит только в случае взаимодействия молекул MHC класса I с чужеродными или измененными пептидами. Известно, что около 40% синтезированных полипептидов не становятся функционально активными из-за ошибок трансляции и дефектов "укладки" полипептидных цепей после трансляции, поэтому большая часть этих пептидов (defective ribosomal products (DRiPs)) деградирует практически сразу после синтеза. После связывания с убиквитином (см. ниже) эти "нефункциональные" протеины деградируют с помощью протеосом. Затем, по-видимому, фрагменты DRiPs встраиваются в молекулы MHC I класса [18]. После исследований, проведенных с использованием метода кислой элюции пептидов из антигенсвязывающей щели молекул MHC, было установлено, что на долю чужеродных пептидов приходится исчезающе малая доля белковых фрагментов, встраиваемых в молекулы I класса. Тем не менее, в результате распознавания именно этих пептидов активируется клеточное звено иммунной защиты. Зачем на поверхность клетки в комплексе с молекулой MHC I класса выносятся эндогенные пептиды, неизвестно.

Комплексирование эндогенных пептидов с молекулами MHC I класса во многом обусловлено особенностями биосинтеза этих молекул. Так, синтез молекулы MHC I происходит в цитозоле клетки с необычайно высокой скоростью (мембранные молекулы после их удаления с помощью протеолиза замещаются за 6 часов) (рис.1 (HLA 5_1)). После того, как мембранные молекулы подвергаются эндоцитозу, от них отщепляется β-цепь, в то время как -цепь остается встроенной в мембрану и к ней в эндоплазматическом ретикулуме присоединяются β-цепь и новый пептид. Таким образом, α-цепь используется многократно.

Рис. 1 Процессинг и презентация эндогенных антигенов в составе молекулы MHC I класса (из учебника Ярилина А.А.) [1].

В отсутствии пептида, который при встраивании в молекулу MHC I класса образует как бы ее третью цепь, молекула нестабильна. Поэтому до присоединения β-цепи и антигенного пептида молекула MHC I класса стабилизируется при помощи шаперона ("сопроводителя") [1]. Роль шаперона в данном случае выполняет калнексин - мембранный протеин эндоплазматического ретикулума (мол. масса 88000 Да.). Кстати, калнексин способен образовать комплекс не только с -цепью молекулы MHC I, но и с вновь синтезированными и частично сформированными полипептидами MHC-II, TCR, Ig, то есть со всеми иммунологически значимыми пептидами. После присоединения к α-цепи β2-микроглобулина связь с калнексином диссоциирует. Затем комплекс α - β - 2 присоединяется к калретикулину1 эндоплазматического ретикулума и ТАР-1-ассоциированному протеину тапасину2 [6].

Как уже было отмечено, трехмерная структура молекулы MHC I стабилизируется только при встраивании в щель Бьоркмана антигенного пептида. Удаление пептида из антигенсвязывающей щели молекулы MHC, экспонированной на клеточной мембране, приводит к нарушению ее трехмерной конфигурации. Такая молекула не способна функционировать, что в конечном итоге приводит к ее гибели [9, 10]. (рис.2 (HLA 5_2))

Рис.2. Антигенсвязывающая щель молекулы MHC I класса (из учебника Хаитова Р.М.) ) [6].

Для молекул I класса характерен закрытый тип антигенсвязывающей щели, т.е. она замкнута с обеих сторон. Длина встраиваемого антигена составляет от 9 до 13 аминокислотных остатков. Поскольку по длине щель Бьоркмана соответствует в среднем 9 аминокислотным остаткам и оба конца пептида фиксированы, то в случае превышения "допустимой" длины пептид принимает аркообразное положение, "выпетливая" из щели. Фиксация пептида происходит в двух участках, соответствующих "карманам" в антигенсвязывающей щели. С одной стороны пептид "заякорен" C-концевым остатком, с другой - в положениях 2, 3, 5 или 7 [1]. Пептид конъюгирует с -цепью нековалентными связями, но с достаточной аффинностью (Кd 10-6 М)3 Как и все трансмембранные белки, молекулы MHC I класса гликозилированы в положениях Asn (аспарагин) 86, Asn 176, Asn 256 α-цепи. 4

Рис. 3 (HLA5_3) Схема распознавания комплекса антигенного пептида с молекулой MHC I класса рецептором и корецептором Т-лимфоцита. TCR - T-клеточный рецептор, Tk - Т-киллер, СD-8 - корецептор. (из учебника Р.М. Хаитова) [18].

Первыми в систему процессинга антигенов вступают молекулы, также кодируемые HLA - продукты локуса LMP (гены LMP2, LMP7). Под влиянием γ-интерферона молекулы LMP инкорпорируются в протеосомы 5 [2]. Функция этих молекул - регуляция размера и специфичности пептидов, благодаря чему достигается соответствие антигена и связывающего сайта молекулы MHC I класса [2, 4]. С помощью протеосом осуществляется транспорт эндогенных пептидов из гиалоплазмы 6 (протеосомы осуществляют зависимую от убиквитина 7 деградацию белков цитозоля) [1, 6]. Дальнейший процессинг образовавшихся в результате работы протеосом пептидов (для связывания с MHC) осуществляется при помощи молекул TAP 8 (транспортер, ассоциированный с антигенным процессингом). После связывания с пептидом происходит высвобождение молекулы MHC и транспорт комплекса "молекула MHC-пептид" на поверхность клетки [8]. Из эндоплазматического ретикулума комплекс попадает в аппарат Гольджи, а затем в образующиеся из него "конститутивные секреторные везикулы". При помощи экзоцитоза (транспорта вовне) мембрана везикулы вместе с комплексом "MHC-пептид" оказывается частью наружной клеточной мембраны [1].

Комплекс MHC-пептид является чрезвычайно стабильным, очищается и кристаллизуется в единой структуре. На поверхности клеток этот комплекс может находится несколько недель, что позволяет многим "проходящим мимо" Т-клеткам сканировать представляемый собственной молекулой MHC I пептид. Каждый пептид связывается с участком, характерным для различных аллельных вариантов молекулы MHC, т.е. связывание конкретного пептида зависит от того, имеет ли данный аллельный вариант MHC определенную последовательность аминокислот, необходимую для связывания этого пептида. Если эта последовательность отличается, то формирования комплекса такого аллельного варианта молекулы MHC с данным пептидом не произойдет, пептид не будет презентирован T-клеткам и, соответственно, не будет развиваться иммунный ответ. По сути, именно этот феномен и является основой генетической рестрикции иммунного ответа [3].

Автор статьи: к.м.н Грудакова Е. Г.


1Калретикулин обычно присутствует в эндоплазматическом ретикулуме, где он функционирует как кальций-связывающий белок и молекулярный шаперон. Калретикулин экспрессируется на клеточной поверхности многих клеток [7].

2Тапасин соединяет молекулы TAP и комплекс - 2 I класса. Кроме того, у мышей тапасин обеспечивает стабильность TAP1/TAP2 гетеродимеров [16]. Park B. еt al. (2003) установили, что тапасин играет принципиальную роль для формирования высокоафинной конформации пептид-связывающей щели.

3Афинность - сила химической связи одного антигенного эпитопа с одним из активных центров молекулы иммуноглобулина. Количественно оценивается по константе диссоциации одного антигенного эпитопа с одним активным центром в моль-1[6]. Константа диссоциации (KD)является константой равновесия процесса диссоциации: чем выше KD, тем больше концентрация диссоциированных комплексов в растворе. Константа диссоциации, как упоминалось, имеет размерность концентрации; если примененная концентрация лиганда имеет ту же величину, константа диссоциации равна такой концентрации лиганда, при которой достигается насыщение половины рецепторов [11].

4Гликозилирование протеинов обеспечивает их защиту от протеолиза в процессе синтеза и транспорта к месту функционирования, позволяет узнавать то место мембраны, в которое они должны встраиваться [13]. Гликоконъюгаты играют важную роль в нормальных межклеточных взаимодействиях, и специфические повреждения гликозилирования могут влиять на рост и метастазирование опухолевых клеток [12].

5Протеосома - большой мультикаталитический комплекс протеинов, осуществляющий селективную деградацию белков в цитозоле эукариот (протеиназы, являющимися крупными частицами - "сомами")[5].

6Гиалоплазма, или цитозоль (гель) - это внутренняя среда клетки, неструктурированное мембранами клеточное содержимое [6]. Важнейшая функция гиалоплазмы - объединение всех клеточных структур и обеспечение химического взаимодействия между ними. Через нее осуществляется постоянный поток ионов и часть внутриклеточного транспортирования органических веществ. В ней локализованы ферменты, участвующие в синтезе аминокислот, нуклеотидов, жирных кислот, углеводов и происходит их модификация. Здесь синтезируются и откладываются запасные вещества, происходит гликолиз и синтез части АТФ [15].

7Убиквитин - "вездесущий" белок, необходимый для распознавания протеосомами подлежащих протеолизу белков. Убиквитин-зависимая система протеолиза проводит поиск потенциальной мишени для протеолитической деградации среди внутриклеточных белков. Белки несут специфические сигналы деградации (аналогично сигнальным последовательностям, направляющим вновь синтезируемые белки к определенным микрокомпартментам клетки). Сигналы протеолитической деградации более сложные и разнообразные, так как с их помощью не только маркируются белки, удаляемые с помощью протеолиза, но и определяется время удаления и скорость их протеолитического расщепления. Для распознавания и декодирования таких сигналов в клетках эукариот имеется убиквитин-конъюгирующая система. Как в ядре, так и в цитоплазме эта система отделена пространственно и функционально от протеолитических ферментов, организованных в протеосомы. Распознанные данной системой белки-субстраты маркируются путем ковалентного присоединения к ним молекул стабильного 76- звенного белка - убиквитина. Убиквитин соединяется C-концом с боковыми остатками лизина в субстрате. Наличие такой метки в белке является первичным сигналом сортировки, направляющей образовавшиеся конъюгаты к протеасомам. В большинстве случаев к субстрату присоединяется несколько молекул убиквитин, образуя полиубиквитиновую цепочку. Молекулы белков, содержащие убиквитин, по-видимому, являются для протеосом предпочтительными субстратами [14].

8TAP1 и TAP2 представляют собой АТФ-связывающие полипептиды. В мембране эндоплазматического ретикулума молекулы TAP формируют гетеродимер, ориентированный N-терминальными гидрофобными участками в полость ретикулума, а АТФ-связывающими доменами - в сторону цитозоля. ТАР имеют сродство к пептидам с гидрофобными или основными остатками аминокислот на С-конце.


Список цитируемой литературы:

  1. Ярилин А.А. Основы иммунологии. // Москва, "Медицина" - 1999 год - стр.220-223.
  2. Brodsky F.M., Lem L., Bresnahan P.A. Antigen Processing and Presentation // Tissue Antigens - №47(6) - p.464-471.
  3. Хаитов Р.М., Алексеев Л.П. Система генов HLA и регуляция иммунного ответа. // Аллергия, астма и клиническая иммунология - №8 - стр.7-15.
  4. Van Kaer L., Ashton-Rickardt PG, Eichelberger M et al. Altered peptidase and viral-specific T cell response in LMP2 mutant mice. // Immunity - 1994 - №1 - p.533 - 541.
  5. Ротанова Т.В. Энергозависимый селективный внутриклеточный протеолиз. Cтроение, активные центры и специфичность АТР-зависимых протеиназ // Вопросы медицинской химии - 2001 - № 1.
  6. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология // Москва, "Медицина" - 2000. - стр. 79-80, 131-134.
  7. Peter M. Henson, Donna L. Bratton, Valerie A. Fadok The phosphatidylserine receptor: a crucial molecular switch? // Nature Reviews Molecular Cell Biology - 2001 - №2 - p627-633.
  8. Bresnahan P.A., Barber L.D., Brodsky F.M. Localisation of Class I Histocompability Molecule Assembly by Subfraction of the Early Secretory Pathway // Human Immunology - 1997 - №53(2) - p129-139.
  9. Janeway Ch. A. Function of MHC: presentation of Antigens to T cells. // Plenary report at ASHI 23rd Annual Meeting - October 14-19, 1997 - Atlanta, Georgia - p27-42.
  10. Roelen D., van Bree F., van Beelen., Lombardy G., de Koster H., Claas F. Regulatory functions of human CD4+ T-cells recognizing HLA peptides presented by self-HLA-DR. // Human Immunology, 14th European Histocompability Conference - 2000 - Vol. 61, Suppl. 1.
  11. Галактионов Станислав Геннадиевич. Биологически активные. // Издательство "Молодая гвардия" - 1988 - серия "Эврика".
  12. Н.Н.Тупицын, В.П.Летягин, А.В.Паниченко,М.Б.Васильев, С.А.Шинкарев, Е.В.Артамонова, Н.А.Огнерубов, В.Д.Ермилова, С.Н.Рязанцева. Новые иммунологические маркеры (CD71, LU-BCRU-G7), взаимосвязанные с прогнозом рака молочной железы // Cовременная онкология - 2001 - Том 3 - N 4.
  13. А.А. Осипов, Г.Ф. Сумская. Использование БАД феокарпин у беременных женщин группы риска, с целью профилактики гестоза и фетоплацентарной недостаточности // http://spb-medic.narod.ru/posobia02x126.htm
  14. Убиквитин-зависимая система протеолиза: деградация белков. // http://obi.img.ras.ru/humbio/genexp/00134ef5.htm
  15. Структура клетки ч.2 // http://saga.km.ru/gl/k/p181.htm/
  16. Garbi N, Tiwari N, Momburg F, Hammerling GJ. A major role for tapasin as a stabilizer of the TAP peptide transporter and consequences for MHC class I expression. // Eur J Immunol - 2003 Jan - №33(1):p264-73.
  17. Park B, Lee S, Kim E, Ahn K. A single polymorphic residue within the peptide-binding cleft of MHC class I molecules determines spectrum of tapasin dependence. // J Immunol - 2003 Jan 15 - №170(2): p961-8.
  18. Peter-M. Kloetzel. Antigen processing by the proteasome // Nature Reviews Molecular Cell Biology -2001 - №2, p179-188.
  19. Р.М. Хаитов. Физиология иммунной системы // Москва, 2001 - стр.24-25.


Rusbiotech™
Copyright © 2000-2003 Rusbiotech
designed by Интерруссофт © 2003