PHỨC HỢP PHÙ HỢP MÔ CHÍNH (MHC) và THỤ THỂ CỦA TẾ BÀO T (TCR)

Liên kết giữa các acid amin đặc biệt trong rãnh của phân tử MHC được gọi là vùng gắn peptide kháng ngyên.. Các vùng khác của phân tử MHC tiếp xúc với thụ thể tế bào T TCR, TCR tương tác

PHỨC HỢP PHÙ HỢP MÔ CHÍNH

(MHC)

và THỤ THỂ CỦA TẾ BÀO T (TCR)

TS.BS Phan Ngọc Tiến

2014

B Cấu trúc của các phân tử MHC

1 MHC lớp 1:

Hình 1: cấu trúc của MHC lớp 1.

a Phân tử MHC lớp 1 bao gồm 2 chuỗi polypeptide riêng biệt

(1) Chuỗi alpha mã hoá MHC (chuỗi nặng ); 43 kDa

(2) Chuỗi beta không mã hoá MHC (beta2 microglobulin) 12 kDa

b Có 4 vùng riêng biệt

(1) Vùng mang peptide là rãnh tạo bởi vùng alpha1 và alpha2

Một đoạn peptide dài 8-10 acid amin trong rãnh Sự thay đổi rất lớn của các acid amin trong chuỗi alpha1 and alpha2 tạo nên hình dạng của rãnh tương tác với các acid amin trong các mẩu peptide (hình 2).

Hình 1 Phân tử MHC lớp 1 có 3 vùng hình cầu alpha 1 (vàng), alpha 2 (xanh lá) và alpha 3 (xanh dương) Vùng alpha 3 domain liên hệ gần với chuỗi không mã hoá MHC beta 2 microglobulin (hồng) Cấu trúc bền vững nhờ cầu nối disulfur (đỏ) và tương tử như vùng globulin miễn dịch trong cấu trúc 3 chiều Vùng mang tính kháng nguyên allotype riêng biệt cho từng cá thể tìm thấy ở vùng giữa chuỗi alpha 1 và 2 domains Có 1 chuỗi carbohydrate (xanh dương, CHO) và 1 gốc phosphate trong vùng bào tương Men Papain cắt ở vị trí gần mặt ngoài của màng nguyên sinh.

Như vậy, sự đa dạng của các phân tử MHC lớp 1 tạo ra sự thay đổi của bề mặt hoá học các rãnh liên kết peptide Đối với bất kỳ phân tử MHC, liên kết của peptide thường cần các peptide có một hoặc nhiều axit amin cụ thể ở một vị trí cố định, thường là các axit amin cuối hay

áp cuối của peptide.

Liên kết giữa các acid amin đặc biệt trong rãnh của phân tử MHC được gọi là vùng gắn peptide kháng ngyên Các axit amin có thể được thay đổi để mỗi phân tử MHC có thể liên kết các peptide khác nhau Các vùng khác của phân tử MHC tiếp xúc với thụ thể tế bào T (TCR), TCR tương tác với cả peptide và phân tử MHC.

Hình 2

Đa số sự thay đổi vị trí khác nhau của acid amin trong chuỗi alpha củaphân tử MHC lớp I ở vùng alpha 1 và alpha 2 Sư đa dạng nhất ở các acidamin vùng thành và đáy của rãnh liên kết peptides

(2) Vùng giống globulin miễn dịch bao gồm alpha3 hằng định cao và tương đồng với vùng hằng định của kháng thể, vùng này liên kết không đồng hoá trị với beta2 microglobulin, cũng là vùng hằng định.

Cả 2 tương tác với chuỗi alpha1 và alpha2 để duy trì hình dạng thích hợp.

Phân tử CD8 của tế bào T gây độc liên kết với vùng alpha3 của phân tử MHC lớp I.

(3) Vùng xuyên màng khoảng 25 amino acids kỵ nước.

(4) Vùng bào tương với 30 acid amin Bao gồm vùng phosphoryl hoá và vùng liên kết với các thành phần của tế bào.

(Hình 3 cấu trúc của MHC lớp II)

Giống MHC lớp I, sự đa dạng xác định cấu trúc hoá học của rãnh, ảnh hưởng đến tính đặc hiệu và ái lực của liện kết với peptide KN và sự nhận diện của tế bào T Peptides liên kết với MHC lớp II khoảng 13-25 acid amin

(2) Cấu trúc vùng alpha2 và beta 2 giống cấu trúc vùng của kháng thể Phân tử CD4 của tế bào T trợ giúp gắn vào vùng beta2 của phân tử MHC lớp II.

(3) Vùng xuyên màng tương tự như ở MHC lớp I.

(4) Vùng trong bào tương cũng có chức năng tương tư như ở MHC lớp I

Hình 3: Phân tử MHC lớp II gồm 2 peptide không đồng nhất (alpha và beta) liên kết không đồng hoá trị và xuyên màng tế bào, với phần cuối N ở mặt ngoài tế bào Ngoại trừ vùng alpha 1, các vùng còn lại bền vững nhờ cầu nối disulfur (đỏ) Chuỗi beta ngắn hơn chuỗi alpha, (TLPT chuỗi beta = 28,000) và chứa vùng kháng nguyên allotype

Hình 4 Sự đa dạng nhất của chuỗi beta của phân tử MHC lớp II ở những acid amin trong vùng beta 1 ở rãnh mang peptide.

C Tương quan giữa phân tử MHC lớp I và II

Mặc dù có sự khác nhau về thành phần, phân tử MHC lớp I và II khá giống nhau về cấu trúc.

D Tính chất quan trọng của MHC

1 Bởi vì các phân tử MHC liên kết màng và không hòa tan, các tế bào T phải tiếp xúc trực tiếp với các tế bào biểu hiện các phân tử MHC

2 Các mảnh peptide của protein tổng hợp trong bào tương liên kết với phân

tử MHC lớp I; các protein KN khác trong các nang liên kết với phân tử MHClớp II Mỗi loại được nhân diện bởi quần thể tế bào T có chức năng riêngbiệt Tc nhận diện peptide và phân tử MHC lớp I; Th nhận diện peptide vàphân tử MHC lớp II

3 Có nhiều phân tử MHC lớp I và II ở người, và mỗi 1 cá thể có một số phân

tử Số lượng tối đa của MHC lớp I biểu hiện trong 1 cá thể là 6; lớp II có thểhơn 6 nhưng cũng bị giới hạn

4 Tế bào T trưởng thành phản ứng với kháng nguyên lạ, và không phản ứngvới protein bản thân

5 Trên phân tử MHC lớp I hoặc II có vùng liên kết với peptide KN.

6 Cytokines, đặc biệt là interferon gamma (IFN-gamma), làm tăng mức độbiểu hiện của phân tử MHC lớp I và II trên tế bào

7 Allen cho gen MHC là đồng trội, mỗi phân tử MHC được thể hiện trên bềmặt tế bào

Thụ thể tế bào T (TCR)

Thụ thể tế bào T có cấu trúc gồm 2 chuỗi polypeptide: beta (35-47 kDa)

và alpha (40-50 kDa) , được liên kết đồng hóa trị bằng cầu nối disulfid Cả hai chuỗi alpha và beta đều có cấu trúc tương tự như globolin miễn dịch, trên mỗi chuỗi gồm có vùng thay đổi (V) và vùng hằng định (C) Cả hai chuỗi alpha và beta tạo thành vùng thay đổi (vùng V) của TCR.

Trong vùng V có vùng rất thay đổi, tạo nên sự đa dạng của các thụ thể của tế bào T (TCR) Phần TCR trong bào tương ngắn và không liên quan đến việc truyền tín hiệu Thụ thể tế bào T có ở cả tế bào T giúp đỡ (T helper) và tế bào T gây độc (cytolytic T cell) Mỗi tế bào T chỉ biểu lộ một TCR đặc trưng.

Thụ thể tế bào T nhận diện các phân tử MHC và peptide kháng nguyên trình diên trên MHC.

Ngoài ra còn có một số nhỏ tế bào T biểu lộ một thụ thể tế bào T có cấu tạo gồm các chuỗi khác, chuỗi gamma và delta Các tế bào T gọi là

tế bào T gamma-delta để phân biệt với tế bào T thông thường có chuỗi alpha và beta Tế bào T gamma-delta không có CD4 của tế bào T giúp đỡ hoặc CD8 của tế bào T gây độc tế bào.

Sự đa dạng của thụ thể tế bào T được ước tính là khoảng 10 16 ! Sự

đa dạng là do sự kết hợp của các vùng V,D,J.

Hình 5

Thụ thể tế bàoT bao gồm hai glycoprotein xuyên màng, chuỗi alpha và beta.

Có hai vùng của mỗi chuỗi, vùng thay đổi và vùng hằng định (cấu trúc giống globulin miễn dịch)

thay đổi

Vùng bản lề “H”

Đoạn trong bào tương

Phức hợp CD3

Phức hợp CD3 là một nhóm gồm protein có liên kết với thụ thể tế bào T, bao gồm một chuổi gamma, một chuỗi delta, hai chuỗi epsilon, hai chuỗi zeta.

Chuỗi gamma, delta và epsilon được sản xuất từ ba gen liên kết chặt chẽ và tương đồng Chuỗi zeta được sản xuất bởi một gen và có liên quan đến tín hiệu.Tất cả bốn chuỗi không thay đổi và không liên quan đến tính đặc hiệu về sự liên kết của thụ thể tế bào T.

Chuỗi gamma và delta của thụ thể tế bào T là khác với các phân tử của chuỗi gamma và delta của phức hợp CD3.

Các chức năng của phức hợp CD3:

1 Đảm bảo sự biểu lộ bề mặt tế bào của thụ thể tế bào T Sự tổng hợp thụ thể tế bào T và phức hợp CD3, sự gắn kết và biểu hiện bề mặt của chúng có sự phối hợp chặt chẽ với nhau.

2 Truyền tín hiệu hoạt hóa vào bên trong tế bào T khi thụ thể tế bào T gắn kết với kháng nguyên Như vậy phức hợp CD3 thực hiện chức năng truyền tín hiệu tương tự như các phân tử Ig-alpha, Ig-beta liên kết với thụ thể globulin miễn dịch trên bề mặt tế bào B.

Hình 6 Thụ thể của kháng nguyên trên bề mặt tế bào T bao gồm 8 protein (a) Hai chuỗi liên kết disulfide của thụ thể tế bào T Nó nhận ra peptide kháng nguyên liên kết với phân tử MHC.

(b) Bốn chuỗi tạo thành CD3 liên kết với thụ thể tế bào T Phức hợp CD3 có chuỗi zeta truyền tín hiệu sau khi kháng nguyên gắn kết.

PHÂN TỬ BỀ MẶT TẾ BÀO LIÊN QUAN ĐẾN SỰ TƯƠNG

TÁC TẾ BÀO- TẾ BÀO

Sự gắn kết thụ thể tế bào T và phức hợp peptide-MHC không đủ để hoạthóa tế bào T Các phân tử khác trên bề mặt của hai tế bào tương tác cũngtham gia vào hoạt hóa tế bào T Đó là hai nhóm: phân tử phụ và nhóm phân

tử đồng kích thích

1 Phân tử phụ

Khi thụ thể tế bào T nhận phân tử peptide-MHC của tế bào khác, các phân

tử phụ gắn không đồng hóa trị với các phối tử của chúng trên tế bào đó.(Hình 7)

Những điểm quan trọng của phân tử phụ:

a Phân tử phụ không đa dạng và không thay đổi

b Nó làm tăng sự kết dính giữa tế bào T và tế bào trình diện hoặc tế bào đích

c Cytokine có thể làm tăng sự biểu lộ các phân tử phụ

Hình 7

A Phân tử tham gia vào sự tương tác giữa tế bào T và tế bào trình diện kháng nguyên Một số cytokine được sản xuất trong quá trình hoạt hóa

2 Phân tử đồng kích thích:

Liên kết giữa TCR với peptide-MHC không đủ để hoạt hóa tế bào T.

Khi các phân tử đồng kích thích liên kết với phối tử của chúng sẽ tạo ra một tín hiệu thứ 2 cần thiết để tế bào T hoạt hóa.

Các phân tử đồng kích thích quan trọng trên tế bào T là CD28 liên kết với B7-1 (CD80) hoặc B7-2(CD86), tất cả đều này không đa dạng và không thay đổi.

Bảng 2 Các phân tử quan trọng cần thiết

Các phân tử tế bào T Liên kết thứ cấp trong tế bào

CD4 trong tế bào T giúp đỡ Phân tử MHC lớp II

CD8 trong tế bàoT gây độc Phân tử MHC lớp I

LFA = Leukocyte Function-associated Antigen ICAM = Intercellular Adhesion Molecule

B Sự tương tác giữa tế bào

T gây độc tế bào và tế bào đích

Phân tử liên kết trên tb thứ 2

Tương tác trong trình diện kháng nguyên của tế bào và phân tử.

Tế bào

MHC: VAI TRÒ TRONG GHÉP

ĐỊNH NGHĨA:

Kháng nguyên phù hợp mô (cấy ghép): Kháng nguyên trên các mô và

tế bào quyết định sự thải ghép khi thực hiện ghép giữa 2 cá thể có di truyền khác nhau.

Kháng nguyên phù hợp mô chính (MHC): là Kháng nguyên gây ra đáp ứng miễn dịch mạnh và quan trọng nhất trong sự loại bỏ mảnh ghép.

Phức hợp MHC: Nhóm các gen trên một nhiễm sắc mã hóa kháng phức hợp hòa hợp mô.

HLA (human leukocyte antigens): MHC ở người (đầu tiên phát hiện trên bạch cầu).

H-2 antigens: MHC của chuột.

Nguyên tắc cấy ghép

Hệ miễn dịch của vật chủ nhận ra các kháng nguyên lạ khi các

mô (tế bào) lạ được cấy ghép vào, tạo nên một phản ứng miễn dịch mà kết quả xảy ra sự từ chối mảnh ghép Măt khác nếu vật chủ bị suy giảm miễn dịch được ghép với mô có tế bào lympho, tế bào lympho T trong mảnh ghép vào nhận ra các kháng nguyên lạ của mô vật chủ, phản ứng

sẽ dẫn đến tổn thương trên tế bào mô chủ.

Phản ứng chủ chống mảnh ghép

Thời gian sống sót của mảnh ghép theo thứ tự

xeno-<allo-<iso-=autografl Thời gian bị đào thải cũng phụ thuộc vào sự khác biệt kháng nguyên giữa người cho và người nhận Kháng nguyên phù hợp mô chính (MHC) đóng vai trò chính trong việc thải mảnh ghép, nhưng các kháng nguyên phù hợp mô phụ cũng có vai trò trong phản ứng thải ghép Sự thải ghép do sự khác biệt vài kháng nguyên phù hộp mô phụ xảy ra nhanh bằng hay nhanh hơn quá trình đào thải do khác biệt 1 kháng nguyên MHC Như đáp ứng miễn dịch khác, có trí nhớ miễn dịch và phản ứng lần hai trong đào thải mô ghép Như vậy, mảnh ghép bị từ chối bởi người nhận, mảnh ghép lần thứ hai của cùng người cho, hay người cho cùng MHC, bị loại bỏ nhanh hơn chỉ trong một thời gian ngắn.

Động vật nhận Động vật cho

Phản ứng ghép chống vật chủ (GVH)

Tế bào lympho, khi đưa vào vật chủ suy giảm miễn dịch, dễ dàng được chấp

nhận Tuy nhiên, tế bào lympho T của mảnh ghép nhận ra các alloantigens và đáp ứng, tăng sinh và dần dần gây tổn thương cho mô và tế bào chủ Tình trạng này được gọi là bệnh mảnh ghép chống vật chủ (GVH) (hình 3) và thường gây tử vong

Các biểu hiện thường gặp của phản ứng GVH là tiêu chảy, ban đỏ, khó chịu,

giảm cân, sốt, đau khớp, và cuối cùng có thể chết.

Hình 3: Bệnh mảnh ghép chống vật chủ

Phức hợp gen MHC

Phức hợp gen MHC gồm một số gen kiểm soát một số kháng nguyên, phần lớn trong số đó ảnh hưởng đến loại bỏ mảnh ghép (allograft) Những kháng nguyên này (và gen của chúng) được chia thành 3 lớp: lớp I, lớp II, và lớp III Kháng nguyên lớp I và lớp II được biểu lộ ở mô và tế bào, trong khi đó MHC lớp III được biểu hiện trên protein trong huyết thanh và các thể dịch khác (ví dụ như C4, C2, yếu tố

B, TNF) Các kháng nguyên lớp III không có vai trò đào thải ghép.

Hình 5: Phức hợp gen

MHC người

sẽ không biểu lộ được trên bề mặt tế bào Các cá thể có khiếm khuyết gen chuỗi beta-2 sẽ không biểu lộ MHC lớp I và suy giảm tế bào T gây độc.

MHC lớp II

Phức hợp gen MHC lớp II cũng chứa 3 khu vực chính: DP, DQ và DR, mỗi khu vực mã hoá cho một chuỗi alpha và beta, liên kết với nhau để tạo nên MHC lớp II Giống như kháng nguyên lớp I kháng nguyên lớp II cũng đa dạng.

Tài liệu

Roitt, Brostoff, Male Immunology 6th Edition, Mosby, 2002