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

Herencia moléculas HLA

Forma en la que se Heredan los haplotipos de padres a hijos

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

HLA Alleles org 2012

Gracias