HLA-DQ

HLA-DQ (ou DQ) é unha proteína que funciona como receptor da superficie celular atopada en células presentadoras de antíxenos. É un heterodímero αβ do tipo MHC de clase II. As cadeas α e β son codificadas por dous loci chamados HLA-DQA1 e HLA-DQB1, que están un despois do outro na banda 21.3 do brazo p do cromosoma 6 humano. Tanto a cadea α coma a β son moi variables. Unha persoa adoita producir dúas variantes da cadea α e dúas da β e iso xera un total de 4 isoformas de DQ. Os loci DQ están en estreito ligamento xenético con HLA-DR, e están menos ligados a HLA-DP, HLA-A, HLA-B e HLA-C.

Diferentes isoformas de DQ poden unirse a distintos antíxenos e presentalos a células T. Neste proceso as células T son estimuladas para que crezan e envíen sinais ás células B para producir anticorpos. As funcións de DQ son o recoñecemento e presentación de antíxenos estraños (xeralmente proteínas derivadas de posibles patóxenos). Pero DQ tamén intervén no recoñecemento de autoantíxenos (antíxenos propios) e na súa presentación ao sistema inmunitario para que se desenvolva unha tolerancia a eles desde idade moi temperá.

Cando se perde a tolerancia ás proteínas propias, o DQ pode verse implicado nunha doenza autoinmune. Dúas doenzas autoinmunes nas cales está implicado o HLA-DQ son a enfermidade celíaca e a diabetes tipo 1. O DQ é mediador da autoinmunidade porque distorsiona o repertorio do receptor de célula T (TCR) durante a selección tímica. As persoas portadoras de serotipos de risco, como DQ8, teñen unha maior proporción de receptores de célula T circulantes que poden unirse á insulina, o autoantíxeno primario na diabetes tipo 1.

DQ é un dos varios antíxenos implicados no rexeitamento de transplantes de órganos. Como son receptores de superficie celular variables en células inmunitarias, estes antíxenos D, orixinalmente antíxenos HL-A4, están implicados na enfermidade de enxerto contra hóspede que se produce cando se transplantan tecidos linfoides entre persoas. Os estudos serolóxicos de DQ recoñeceron que os anticorpos para DQ se unen principalmente á cadea β. Os serotipos usados actualmente son HLA-DQ2, -DQ3, -DQ4, -DQ5, -DQ6, -DQ7, -DQ8 e -DQ9. Como no caso de HLA-DQ1 a reacción é débil coa cadea α, foi substituído nos estudos pola seroloxía de DQ5 e DQ6. A serotipificación pode identificar a maioría dos aspectos da estrutura e función das isoformas de DQ; con todo, hoxe en día a PCR específica de secuencia converteuse no método preferido para determinar os alelos HLA-DQA1 e HLA-DQB1, xa que con frecuencia a serotipificación non pode resolver a contribución fundamental da cadea DQ α. Isto pode compensarse examinando serotipos DR ademais dos serotipos DQ.

 Estrutura, función e xenética 
miniatura|esquerda|Receptor HLA DQ co péptido unido e TCR.

 Función 

O nome "HLA DQ" describía orixinalmente un antíxeno de transplantes da categoría MHC de clase II do complexo maior de histocompatibilidade humano; porén, isto é un artefacto da primeira era dos transplantes de órganos.

A función do HLA-DQ é a de receptor de superficie celular para antíxenos propios e estraños. O sistema inmunitario vixía a presenza de antíxenos de patóxenos cando estes son presentados por receptores MHC (como HLA-DQ). Os antíxenos MHC de clase II atópanse en células presentadoras de antíxenos (macrófagos, células dendríticas e linfocitos B). Normalmente, estas células presentadoras de antíxenos "presentan" a combinación receptor de clase II/antíxeno a un gran número de células T, cada unha cunha variante do receptor de célula T (TCR) exclusiva. Unhas poucas variantes do TCR que recoñecen estes complexos DQ/antíxeno están en células T CD4+. Estas células T, chamadas células T axudantes, poden promover a amplificación de células B que, á súa vez, recoñecen unha porción diferente do mesmo antíxeno. Alternativamente, os macrófagos e outros megalocitos consomen células por sinalización apoptótica e presentan autoantíxenos. Os antíxenos propios, no contexto correcto, forman unha poboación de células T reguladoras que protexe os tecidos propios do ataque inmunitario ou autoinmunidade.

 Xenética 
miniatura|150px|Rexión HLA do cromosoma 6

HLA-DQ (DQ) está codificado na rexión HLA do cromosoma 6p21.3, que clasicamente se coñecía como rexión do antíxeno "D". Esta rexión codifica as subunidades da DP,-Q e -R, que son os antíxenos principais do MHC de clase II humano. Cada unha destas proteínas teñen funcións lixeiramente diferentes e son reguladas de modo lixeiramente distinto.

O DQ está feito de dúas subunidades diferentes para formar un heterodímero αβ. Cada subunidade está codificada no seu propio "xene" (un locus codificante). A subunidade
DQ α está codificada polo xene HLA-DQA1 e a subunidade DQ β está codificada polo xene HLA-DQB1. Ambos os loci son variables na poboación humana (ver evolución rexional).

 Detección de isoformas de DQ 

Nas poboacións humanas DQ é altamente variable, a subunidade β máis que a alfa. As variantes están codificadas polos xenes HLA DQ e son o resultado de polimorfismos dun só nucleótido (SNP). Algúns SNP non causan ningún cambio na secuencia de aminoácidos. Outros orixinan cambios en rexións que se eliminan cando se procesan as proteínas na superficie celular, e outros teñen como resultado un cambio nas rexións non funcionais da proteína, e algúns producen un cambio de función da isoforma DQ que se produce. As isoformas cambian xeralmente en canto aos péptidos aos que se unen e que presentan ás células T. Moitas das variacións das isoformas de DQ están dentro das rexións "funcionais".

Serotipificación. Os anticorpos creados contra DQ tenden a recoñecer estas rexións funcionais, na maioría dos casos na subunidade β. Como resultado, estes anticorpos poden discriminar diferentes clases de DQ baseándose no recoñecemento de proteínas DQβ similares chamadas serotipos.

Un exemplo dun serotipo é DQ2.
Recoñece produtos xénicos HLA-DQB1*02 que inclúen produtos xénicos dos seguintes alelos:
 HLA-DQB1*02:01
 HLA-DQB1*02:02
 HLA-DQB1*02:03

Ás veces os anticorpos para DQ2 recoñecen outros produtos xénicos, como DQB1*03:03, o que causa erros de serotipificación. Debido a este erro no tipo a serotipificación non é tan fiable coma a secuenciación do xene ou a SSP-PCR.

Aínda que as isoformas DQ2 son recoñecidas polos mesmos anticorpos, e todos os DQB1*02 son funcionalmente similares, poden unirse a unha subunidade α diferente e estas variantes de isoformas αβ poden unirse a diferentes conxuntos de péptidos. Esta diferenza en canto á unión é unha característica importante que axuda a comprender as doenzas autoinmunes.

Os primeiros DQ identificados foron denominados de DQw1 a DQw3. O DQw1 (DQ1) recoñecía a cadea alfa dos alelos DQA1*01. Este grupo foi despois dividido polo recoñecemento pola cadea beta de DQ5 e DQ6. Os DQ3 son coñecidos como serotipos de antíxenos amplos, porque recoñecen un amplo grupo de antíxenos. Porén, debido a este amplo recoñecemento de antíxenos a súa especificidade e a súa utilidade é algo menor do que sería desexable.

Para a tipificación máis moderna úsase o conxunto DQ2, DQ4 - DQ9.

+ Haplotipos DQA1-B1 en americanos caucasianosDQ DQDQ  Frec   Serotipo  Isoforma cis  Subtipo A1  B1  %  posto  DQ2  α5-β2  2.5  05:01♣  02:01  13. 16 2º  α2-β2   2.2 02:01   02:02  11. 08 3º  α3-β2   2.3  03:02♠  02:02  0. 08   DQ4   α3-β4 4.3 03:01   04:02  0. 03   03:02♠  04:02  0. 11   α4-β4   4.404:01   04:02  2. 26   DQ5  α1-β5.1  5.1 01:01  05:01  10. 85  5º 01:02  05:01 0. 03   01:03  05:01 0. 03   01:04  05:01 0. 71  α1-β5.2 5.2 01:02  05:02 1. 20   01:03  05:02 0. 05   α1-β5.3  5.301:04  05:03  2. 03  α1-β5.4  5.401:02  05:04  0. 08   DQ6 α1-β6.1   6.1 01:03  06:01  0. 66  α1-β6.2 6.2 01:02  06:02  14. 27  1º 01:03  06:02  0. 03   01:04  06:02  0. 03  α1-β6.3 6.3 01:02  06:03 0. 27   01:03  06:03 5. 66  8º α1-β6,4  6.4 01:02  06:04  3. 40  10º α1-β6.9  6.9 01:02  06:09  0. 71   DQ7  α2-β7  7.2 02:01  03:01  0. 05   α3-β7 7.3 03:01  03:01  0. 16   03:03♠  03:01  6. 45  7º 03:01  03:04  0. 09   03:02♠  03:04  0. 09   α4-β7  7.4 04:01  03:01  0. 03   α5-β7  7.5 05:05♣  03:01  11. 06  4º α6-β7  7.6 06:01  03:01  0. 11   DQ8 α3-β8  8.1 03:01  03:02  9. 62 6º  03:02♠  03:02  0. 93   DQ9 α2-β9  9.2 02:01  03:03 3. 66  9ºα3-β9  9.3 03:02  03:03 0. 79   ♠DQA1*03:02 & *03:03 non resolto; ♣DQB1*05:01 & *05:05, e algúns *03:03 son resolvibles por haplotipo 

Tipificación xenética. Coa excepción de DQ2 (*02:01), que ten unha capacidade de detección do 98 %, a serotipificación ten inconvenientes en precisión relativa. Ademais, para moitos estudos de tipificación xenética de HLA non ofrece unha vantaxe moito maior sobre a serotipificación, pero no caso do DQ existe a necesidade de facer unha identificación precisa de HLA-DQB1 e HLA-DQA1 que non pode proporcionar a setrotipificación.

A funcionalidade das isoformas depende da súa composición αβ. A maioría dos estudos indican unha ligazón cromosómica entre os xenes DQA1 e DQB1 causantes de enfermidades. Polo tanto, o compoñente DQA1, α, é tan importante coma DQB1. Un exemplo disto é DQ2, o cal é un mediador da enfermidade celíaca e da diabetes tipo 1 pero só cando está presente a subunidade α5. Esta subunidade pode ser codificada tanto por DQA1*05:01 coma por DQA1*05:05. Cando o xene DQ2 que codifica a cadea β está no mesmo cromosoma que a isoforma da subunidade α5, entón os individuos que teñen este cromosoma teñen un risco moito maior de ter esta enfermidade. Cando os alelos DQA1 e DQB1 están ligados desta maneira, forman un haplotipo. O haplotipo DQA1*05:01-DQB1*02:01 chámase haplotipo DQ2.5, e o DQ que resulta é α5β², que é o "haplotipo cis" ou isoforma "cromosómica cis" de DQ2.5.

Para detectar estas posibles combinación úsase unha técnica chamada SSP-PCR (PCR de cebador específico de secuencia). Estas técnicas funcionan porque, fóra dunhas poucas áreas de África, coñecemos a gran maioría dos alelos DQ de todo o mundo. Os cebadores ou primers son específicos para os DQ coñecidos e así, se se detecta un produto iso significa que ese motivo xenético está presente. Isto ten como resultado unha tipificación cunha precisión de case o 100 % dos alelos DQA1 e DQB1.

 Isoformas funcionalmente unicas e isoformas sinónimas doutras isoformas. A base de datos IMGT/HLA tamén proporciona aliñamentos de varios alelos, estes aliñamentos mostran rexións variables e conservadas. Ao examinarmos a estrutura destas rexións variables con diferentes ligandos unidos (como o MMDB) pode verse cales residuos quedan en estreito contacto con péptidos e cales teñen cadeas laterais que son distais. Os cambios a máis de 10 ángstroms de distancia xeralmente non afectan a unión de péptidos. A estrutura do HLA-DQ8/péptido insulínico no NCBI pode verse con Cn3D ou Rasmol. En Cn3D pode salientarse o péptido e despois seleccionarse os aminoácidos situados a 3 ángstroms ou máis do péptido. As cadeas laterais que quedan próximas ao péptido poden identificarse e despois examinarse en aliñamentos de secuencias na base de datos IMGT/HLA. Calquera pode descargar o software e a secuencia.

 Efectos da heteroxeneidade do emparellamento de isoformas 
Como un receptor DQ presentador de antíxenos do MHC de clase II funciona como dímero que contén dúas subunidades proteicas, alfa (produto xénico DQA1) e beta (produto xénico DQB1), é un heterodímero DQ. Estes receptores poden facerse a partir de conxuntos alfa+beta de dous haplotipos DQ diferentes, un conxunto procedente do cromosoma materno e outro do paterno. Se unha persoa porta o haplotipo -A-B- dun proxenitor e o -a-b- do outro proxenitor, esa persoa producirá dúas isoformas alfa (A e a) e dúas beta (B e b). Isto pode producir 4 heterodímeros receptores lixeiramente diferentes (ou máis simplemente, isoformas DQ). Dúas isoformas teñen o emparellamento de haplotipo cis (AB e ab) e outras dúas o emparellamento de haplotipo trans (Ab e aB). Dita persoa é un dobre heterocigoto para estes xenes, que é a situación máis común no DQ. Se unha persoa porta os haplotipos -A-B- e -A-b- entón poderá producir só dous DQ (AB e Ab), pero se unha persoa porta os haplotipos -A-B- e -A-B- entón só pode producir a isoforma AB do DQ, e sería un dobre homocigoto. Na enfermidade celíaca, certos homocigotos teñen un maior risco de ter a enfermidade e algunhas complicacións específicas da enfermidade celíaca como o linfoma de células T asociado á enteropatía sensible ao glute.

Homocigotos e dobres homocigotosOs homocigotos nos loci DQ poden ter un risco diferente de ter a enfermidade. En ratos, por exemplo, os que teñen dúas copias dun haplotipo similar ao DQ chamado Iab é máis probable que progresen cara a unha enfermidade mortal comparados cos ratos heterocigotos só para o alelo beta (MHC IAαb / IAαb, IAβb / IAβbm12). En humanos, os homocigotos DQ2.5/DQ2 é varias veces máis probable que teñan a enfermidade celíaca que os individuos DQ2.5/DQX. Os homocigotos DQ2/DQ2 teñen un risco elevado de desenvolver complicacións graves da enfermidade.

Implicación dos haplotipos trans na enfermidadeHai algunhas controversias na literatura sobre se as isoformas trans son realmente relevantes. Estudos xenéticos recentes da enfermidade celíaca revelaron que os produtos xénicos DQA1*05:05:X/Y:DQB1*02:02 explican a enfermidade non ligada ao haplotipo que produce DQ8 e DQ2.5, o que suxire fortemente que as isoformas trans poden estar implicadas na enfermidade. Mais, neste exemplo, sábese que o transproduto é case idéntico a unha "isoforma" cis coñecida producida por DQ2.5. Hai outras probas de que algúns haplotipos están ligados á enfermidade pero mostran un ligamento neutro cando están presentes outros determinados halotipos. Actualmente, descoñécese o nesgo da frecuencia relativa dunha isoforma cara ao emparellamento cis; sábese que se presenta nalgunhas isoformas trans.

 Función de DQ na autoinmunidade 
Os xenes HLA-D (-P, -Q,-R) son membros da familia xénica do complexo maior de histocompatibilidade (MHC) e teñen análogos noutras especies de mamíferos. En ratos oo locus MHC coñecido como IA é homólogo do HLA DQ humano. Varias doenzas autoinmunes que se producen en seres humanos que están mediadas polo DQ tamén poden inducirse en ratos, no cal son mediadas polo IA. A miastenia grave é un exemplo de tales enfermidades. Establecer unha ligazón entre sitios específicos e autoantíxenos é máis difícil debido á complexa variación dos heterólogos humanos, pero observáronse diferenzas sutís na estimulación de células T asociada con tipos de DQ. Estes estudos indican que potencialmente un pequeno cambio ou incremento na presentación dun posible autoantíxeno pode ter como resultado a autoinmunidade. Isto pode explicar por que hai a miúdo unha ligazón con DR ou DQ, pero a ligazón adoita ser feble.

Evolución rexional
+ HLA DQ- alelos de subunidades, cadeas maduras, variantes de contacto Coñecido HLA-DQ    Potenciais Locus:       A1   B1   combinacións Alelos 33   78   2475     Subunidade:    α   β  isoformas Cadeas maduras             24   58   1392     Variantes de contacto*~9   40   360    Caucasianos (EUA)           Variantes de contacto (CV)             7   12   84     Haplotipos CV                     30 *As subunidades varían nun raio de 9 Å do péptido en DQ2.5 ou DQ8  

Moitos HLA DQ estiveron baixo selección positiva durante decenas de miles de anos ata potencialmente centos de miles nalgunhas rexións. A medida que as persoas emigraron tenderon a perder haplotipos e no proceso perderon diversidade alélica. Por outra parte, ao chegaren a novos lugares afastados, a selección ofrecería forzas selectivas descoñecidas que terían favorecido inicialmente a diversidade nos destinos onde se estableceron. Por un proceso descoñecido, ocorreu unha evolución rápida, como se observou nas poboacións indíxenas de Suramérica (Parham e Ohta, 1996, Watkins 1995), e apareceron rapidamente novos alelos. Este proceso pode ter o beneficio inmediato de ser positivamente selectivo nese novo ambiente, pero estes novos alelos poderían tamén ser "frouxos" nunha perspectiva selectiva, tendo efectos colaterais se cambia a selección. A táboa da esquerda demostra como a diversidade absoluta a nivel global tradúcese nunha diversidade relativa a nivel rexional.

 Combinacións DQ heterocigotas e enfermidades 
   DQ2.5   DQ8 DQ2.5/8 Suecia15.918.7	5.9 Xalisco 	11.4	22.8	5.2 Inglaterra 12.4	16.8	4.2 Kazakhstán13.1	11	2.9 Uigur        12.6	11.4	2.9 Finlandia       9	15.7	2.8 Polonia        10.7	9.9	2.1

 Heterocigotos DQ2.5/DQ8 
A distribución deste xenotipo é en gran medida o resultado de mesturas entre pobos orixinados no leste e centro de Asia e pobos orixinados no oeste e centro de Asia. As maiores frecuencias, por apareamento aleatorio, espéranse en Suecia, pero bolsas de altos niveis tamén se atopan en México, e existe un risco de enfermidades de maior rango en Asia Central.

As enfermidades que parecen incrementarse en heterocigotos son a enfermidade celíaca e a diabetes tipo 1. Novas evidencias mostraron un maior risco de diabetes tipo 1 de comezo tardío en heterocigotos (o cal inclúe a ambigua diabetes tipo 1/tipo 2). O 95 % dos pacientes de enfermidade celíaca son positivos para DQ2 ou DQ8.

 Notas 

 Véxase tamén 
 Ligazóns externas 
 HLA Allele and Haplotype Frequency Database
 IMGT-HLA Database

Categoría:Xenes do cromosoma 6
Categoría:Complexo maior de histocompatibilidade
Categoría:Haplogrupos MHC humanos