Ir-гены: фенотипический продукт и клеточная экспрессия
В главе (" Ir-гены (гены иммунного ответа): локализация ") было показано, что мыши с различными гаплотипами MHC различаются по способности к гуморальному ответу на специфические антигены. И эта функция зависит от молекул MHC класса II и специфична для каждого антигена: линия с высоким уровнем ответа на один антиген может на другие отвечать слабо. Что еще раз подтверждает, что гены MHC выполняют наиболее важную роль в регуляции ответа на инфекционные агенты.
То, что фенотипическим продуктом Ir-генов являются молекулы II класса MHC продемонстрировано дополнительно в опытах, выполненных с линиями 2 и 13 морских свинок, которые отличаются друг от друга только по молекулам II класса MHC ( Ia-антигенам ). Результаты исследования суммированы в табл. 10.7 .
Линии 2 и 13 реагируют на представленные в таблице антигены противоположно. Характер наследования силы иммунного ответа у гибридов первого поколения F1 и гибридов возвратного скрещивания свидетельствует о том, что генетический контроль иммунного ответа осуществляется одним доминантным геном.
Сцепленность гена, контролирующего способность к иммунному ответу на определенный антиген, с присутствием в гибриде возвратного скрещивания гена для соответствующей молекулы II класса говорит о том, что либо это те же самые, либо очень близко сцепленные гены.
Подтверждением того, что гены иммунного ответа контролируют именно молекулы II класса МНС, являются опыты, проведенные в культуре in vitro с макрофагами в качестве антигенпрезентирующих клеток и примированными Т-лимфоцитами морских свинок линий 2 и 13, а также их гибридов ( рис. 10.9 ). Особи линии 2 хорошо отвечают на антиген DNP-GL (коньюгат динитрофенила с полиглутаминовой кислотой, полилизином); линия 13 ареактивна к этому антигену. Напротив, особи линии 2 не отвечают на антиген GT (полиглутаминовая кислота, политирозин); при этом линия 13 развивает высокий иммунный ответ.
Модель, включающая две противоположнореагирующие линии и два по разному примирующих антигена, удобна для анализа фенотипического продукта Ir-генов.
Гибриды первого поколения (2*13)F1 в отличие от родителей отвечают полноценной реакцией на каждый из антигенов, так как способность к иммунному ответу наследуется по доминантному типу. Тип клеток, на котором возможна экспрессия Ir-генов, определяли в системе взаимодействия макрофагов родителей, презентирующих один из антигенов, с Т-клетками гибридов (2*13)F1, примированных теми же антигенами. Результаты взаимодействия оценивали по интенсивности пролиферации Т-клеток.
Если бы генетический контроль осуществлялся на уровне Т-клеток, то реакция пролиферации этих клеток не зависела бы от линии морских свинок. Однако ответ Т-клеток регистрировали только в случае ассоциации антигена с макрофагами от особей высокореактивных линий (макрофаги линии 2 - антиген DNP-GL или макрофаги линии 13 - антиген GT). В условиях, когда антиген для Т-клеток был представлен макрофагами от особей ареактивных линий, ответа не наблюдалось (макрофаги линии 13 - антиген DNP-GL или макрофаги линии 2 - антиген GT).
Механизм генетического контроля на выбранные антигены включает следующую цепь событий.
Молекулы II класса МНС высокореактивных линий представляют антиген в иммуногенной форме на поверхности макрофагов, образуя комплементарную связь с этим антигеном. Т-клетки при примировании распознают только комплекс молекул II класса с антигеном. В тех случаях, когда молекулы II класса в силу своих структурных особенностей не способны образовать комплекс с антигеном на поверхности макрофагов (молекулы II класса линии 13 - антиген DNP-GL), Т-клетки не вступают в процесс распознавания антигена, не примируются и, следовательно, не обеспечивают развитие иммунного ответа.
Таким образом, представленные данные подтверждают тот факт, что фенотипическим продуктом Ir-генов являются молекулы II класса МНС.
Данные о молекулярных механизмах комплементации генов при иммунном ответе подтверждают экспрессию Ir-генов в макрофагах , как и то, что фенотипическим продуктом этих генов являются молекулы II класса МНС .
В качестве примера можно рассмотреть результаты опытов с двумя конгенными линиями мышей В10 ( Н-2b ), В10.А ( Н-2k ) и их гибридом (В10*В10.А)F1 ( рис. 10.10 ).
Особи этих двух линий ареактивны к синтетическому полипептиду GLФ (глутаминовая кислота-лизин-фенилаланин). В то же время гибриды развивают сильный иммунный ответ. Генетический контроль в этой системе реализуется на уровне активности макрофагов, т.е. на уровне представления антигена в иммуногенной форме в комплексе с молекулой II класса ЕбетаЕальфа на поверхности фагоцитирующей клетки.
Для Еальфа-цепи имеется только два аллельных варианта:
- вариант аллель "+", определяющий синтез соответствующей цепи, и
вариант аллель "-", не способный контролировать синтез этой цепи.
Продукт варианта аллель "+" представлен только одной серологической специфичностью - Ia.7.
В то же время Ебета-цепь имеет несколько аллельных вариантов. Нулевой аллель для этого пептида отсутствует.
Совместная "работа" двух генов Ебета и Еальфа приводит к формированию соответствующей молекулы II класса ЕбетаЕальфа, которая экспрессируется на клеточной поверхности.
Расшифровка механизма экспрессии молекул МНС делает понятным молекулярный механизм комплементации генов для обеспечения формирования ответа на антиген GLФ. В схеме на основании экспериментальных данных возникающие отношения в выбранной паре конгенных линий мышей выглядят следующим образом. Ареактивная линия В10 ( H-2b ) не экспрессирует ЕбетаEальфа, так как имеет нулевой аллель Еальфа, хотя продукт гена Ебета представлен в цитоплазме.
У линии В10.А ( H-2k ) с положительным аллелем Еальфа белок ЕбетаЕальфа экспрессируется на поверхности макрофагов , однако она не способна отвечать на выбранный антиген, поскольку белок ЕбетаEальфа гаплотипа H-2k не в состоянии обеспечить иммуногенность антигена GLФ. При этом макрофаги гибрида (В.10*В.10А)F1 экспрессируют на своей поверхности два Е-белка: один, контролируемый родительской линией В10.А и второй "гибридный", образованный за счет работы гена Е мышей линии В10.А и В.10. Таким образом, недостаток продукта нулевого гена Е компенсируется продуктом работающего аллельного гена партнера по скрещиванию.
