HLA-A

O HLA-A é un grupo de antíxenos leucocitarios humanos (HLA) que están codificados no locus HLA-A, que está localizada no brazo p posición 21. 3 do cromosoma 6 humano. O locus HLA-A consta de varios centos de xenes diferentes e varios miles de variantes alélicas. É fundamental para a resposta inmunitaria controlada polas células T citotóxicas contra virus e outros patóxenos intracelulares. Como cada xene HLA-A ten unha afinidade por péptidos lixeiramente distintos, certos HLA-As están asociados cun incremento do risco ou progresión máis rápida ou incremento da gravidade de moitas doenzas. Por razóns similares, nos transplantes de tecidos ou órganos é fundamental que haxa unha correspondencia entre os HLA-As de doante e receptor.
O HLA é un antíxeno específico dos humanos do complexo maior de histocompatibilidade (MHC). O HLA-A é un dos tres grandes tipos das proteínas transmembrana do MHC de clase I humano. Os outros son o HLA-B e o HLA-C. A proteína é un heterodímero, e está composta por unha cadea pesada α e unha cadea máis pequena β. A cadea α está codificada por unha variante do xene HLA-A, e a cadea β é unha molécula invariante de β2 microglobulina. A proteína β2 microglobulina está codificada no xene B2M, que está localizado no cromosoma 15q21. 1 nos humanos.
As moléculas do MHC de clase I, como o HLA-A, participan nun proceso que se presentan polipéptidos curtos ao sistema inmunitario. Estes polipéptidos son tipicamente dunha lonxitude de 7 a 11 aminoácidos e orixínanse a partir de proteínas que son expresadas ou procesadas pola célula. Hai dúas clases de polipéptidos que poden ser presentados por unha proteína HLA: aqueles que se supón que son expresados pola célula (propios) e os que derivan de péptido alleos (non propios). En condicións normais as células T citotóxicas, que normalmente patrullan o corpo polo sangue, "len" o péptido presentado polo complexo. As células T, se funcionan axeitadamente, só se unen a péptidos non propios. Se ocorre a unión, iníciase unha serie de eventos que culminan na morte celular por apoptose. Desta maneira, o corpo humano elimina as células infectadas por virus ou que expresan proteínas que non deberían expresar (por exemplo, as células cancerosas).
Para os humanos, igual que na maioría das poboacións de mamíferos, as moléculas do MHC de clase I son extremadamenrte variables na súa estrutura primaria, e o HLA-A encóntrase entre os xenes humanos coa evolución máis rápida da súa secuencia codificante. E marzo de 2022 coñecíanse 7452 alelos HLA-A que codificaban 4305 proteínas activas e 375 proteínas nulas. Este nivel de variación no MHC de clase I é a principal causa do rexeitamento de transplantes, xa que un transplante ao chou entre un receptor e un doante calquera é improbable que resulte nunha coincidencia entre os antíxenos HLA-A, B ou C. Os biólogos evolutivos tamén cren que a ampla variación nos HLAs é o resultado dun equilibrio entre presións exercidas por patóxenos en conflito. Unha maior variedade de HLAs diminúe a probabilidade de que a poboación enteira sería varrida por un só patóxeno na medida en que certos individuos son altamente resistentes a cada patóxeno. O efecto da variación do HLA-A sobre o progreso do VIH/SIDA discútese máis abaixo. Xene HLA-A
O xene HLA-A está localizado no brazo curto do cromosoma 6 e codifica a cadea α e máis grande do HLA-A. A variación da cadea α do HLA-A é clave para a función do HLA. Esta variación promove a diversidade xenética na poboación. Como cada HLA ten unha afinidade diferente por péptidos de certas estruturas, o feito de que exista unha maior variedade de HLAs significa que se poderán "presentar" unha maior variedade de antíxenos na superficie celular, aumentando a probabilidade de que un subconxunto da poboación sexa resistente a un invasor alleo dado. Isto diminúe a probabilidade de que un só patóxeno teña a capacidade de exterminar toda a poboación humana.
Cada individuo pode expresar ata dous tipos de HLA-A, un procedente de cada un dos seus proxenitores. Algúns individuos herdarán o mesmo HLA-A do seu pai e nai, o que diminúe a súa diversidade individual para o HLA; porén, a maioría dos individuos recibirán dúas copias diferentes do HLA-A. Este mesmo padrón dáse para todos os grupos de HLA. En consecuencia, cada persoa só pode expresar un ou dous dos 2432 alelos coñecidos do HLA-A.
Alelos
O Comité de Nomeamento da Organización Mundial da Saúde para Factores do Sistema HLA asignou un nome a todos os HLAs. Este nome está pensado para que poida proporcionar a maior cantidade de información sobre cada alelo á vez que sexa o máis curto posible. Un nome HLA é do tipo seguinte:
HLA-A*02: 01: 01: 02L
Todos os alelos reciben polo menos unha clasificación de catro cifras (HLA-A*02: 12). A letra A indica a que xene do HLA pertence o alelo. Hai moitos alelos HLA-A, así que a clasificación por serotipo simplifica a categorización. O seguinte par de cifras indica esta asignación. Por exemplo, HLA-A*02: 02 Arquivado 2013-12-16 en Wayback Machine. , HLA-A*02: 04 Arquivado 2013-12-16 en Wayback Machine. , e HLA-A*02: 324 Arquivado 2013-12-16 en Wayback Machine. son todos membros do serotipo A2 (designados polo prefixo *02). Este grupo é o factor primario responsable da compatibilidade de HLAs. Todos os números que van despois deste non se poden determinar por serotipificación e desígnanse por medio da secuenciación do xene. O segundo conxunto de díxitos indica que proteína HLA se produce. Estes asígnanse pola orde en que foron descubertos e en decembro de 2013 coñecíanse 456 proteínas HLA-A*02 distintas (ás que se asignaron nomes desde HLA-A*02: 01 a HLA-A*02: 456). O nome de HLA máis curto posible inclúe estes dous detalles. Se o nome é máis longo, iso significa que hai mutacións sinónimas na rexión codificante e mutacións fóra da rexión codificante.
Proteína
A proteína codificada polo xene HLA-A ten unha lonxitude de 365 aminoácidos e un peso molecular duns 41. 000 daltons (Da). Contén segmentos correspondentes a 8 exóns. O péptido sinal da proteína HLA-A consiste nunha serie de aminoácidos hidrófobos presentes no N-terminal da proteína que serven para dirixila ao retículo endoplasmático, onde se traducirán os restantes sete dominios. Os tres dominios α forman o suco de unión que sostén o péptido para a súa presentación ás células T CD8+. A rexión transmembrana é a rexión que está incrustada dentro da bicapa fosfolipídica da membrana do retículo endoplasmático. A proteína HLA-A é unha proteína transmembrana dun só paso. Os primeiros catro dominios da proteína están dentro do lume do retículo endoplasmático, mentres que os últimos tres dominios están fóra do lume, o que dá á proteína a orientación requirida para funcionar axeitadamente. Os últimos tres dominios da proteína forman unha cola de principalmente follas β que se encontra no citosol da célula. Unha vez que a proteína HLA-A se traduciu completamente, debe pregarse nunha forma adecuada. Unha proteína chaperona molecular chamada calnexina e un encima chamado ERp57 axudan neste proceso de pregamento. A calnexina sostén a cadea pesada da proteína HLA-A, mentres que o Erp57 cataliza a fomación de pontes disulfuro entre a cadea pesada e a lixeira, que é a cadea de β2 microglobulina. Este enlace induce un cambio conformacional na cadea pesada, formando o suco de unión. Despois a calnexina disóciase do complexo, agora chamado complexo de carga do péptido, e é substituída pola calreticulina, outra proteína chaperona. Unha proteína de transporte especializada chamada TAP transporta continuamente péptidos curtos de distintas partes da célula ao lume do retículo endoplasmático. A TAP únese despois ao complexo de carga do péptido xunto con outra proteína, chamada tapasina. Nese momento o complexo de carga do péptido consta de HLA-A (cadea pesada), β2 microglobulina (cadea lixeira), un encima ERp57, a proteína chaperona calreticulina, a TAP (cun fragmento de péptido unido) e a tapasina. A tapasina incrementa a estabilidade da TAP, ademais de estabilizar todo o complexo de carga do péptido. Nese momento a TAP libera o péptido que transportaba dentro do lume do retículo endoplasmático. O complexo de carga do péptido asegura que haxa unha proximidade entre o suco de unión da proteína HLA-A e a TAP. Isto aumenta a probabilidade de que o péptido atope o suco. Se a afinidade do péptido pola proteína HLA-A é o suficientemente grande, este únese ao suco. Estudos realizados suxiren que a tapasina pode cargar activamente péptidos desde a TAP ao complexo HLA-A á vez que tamén sostén as moléculas de clase I no lume do retículo endoplasmático ata que se uniu un péptido de alta afinidade.
Unha vez que un péptido con afinidade suficientemente alta se une ao MHC de clase I, a calreticulina, o ERp57, a TAP e a tapasina liberan a molécula. Nese momento o complexo de clase I consta dunha proteína HLA-A unida á β2 microglobulina e un péptido curto. Aínda está ancorado á membrana do retículo endoplasmático polo seu dominio transmembrana. En certo momento o retículo endoplasmático recibe un sinal e a porción da membrana que sostén o complexo evaxínase e é transportada ao aparato de Golgi para sufrir un maior procesamento. Desde o aparato de Golgi, o compleo transpórtase, de novo por medio de vesículas, á membrana plasmática. Neste punto a orientación que se mencionou previamente faise moi importante. A porción do complexo HLA-A que sostén o péptido debe estar na superficie externa da membrana plasmática. Isto conséguese coa fusión da vesícula de transporte coa membrana plasmática. Función
Función natural
As moléculas do MHC de clase I teñen a misión de presentar pequenos péptidos, normalmente de 7-10 aminoáqcidos de lonxitude, ao sistema inmunitario. Unha glicoproteína chamada CD8 únese aos residuos 223-229 do dominio α3 da proteína HLA-A e esta glicoproteína estabiliza as interaccións entre o receptor de célula T dos linfocitos T citotóxicos (CD8+) e o MHC de clase I. O receptor de célula T ten tamén o potencial de unirse ao péptido que está sendo presentado polo MHC. Nun sistema inmunitario que funcione debidamente, só se permite que saian do timo as células T que non se unen a péptidos propios; deste xeito, se unha célula T se une ao péptido, este debe ser un péptido alleo ou anormal. A célula T inicia despois a súa apoptose ou morte celular programada. Este proceso pode ocorrer en só 5 minutos despois da presentación inicial do antíxeno alleo, aínda que normalmente deben pasar varias horas antes de que a morte celular sexa aparente. Este proceso é a base da inmunidade adquirida e serve como defensa primaria contra virus e outros patóxenos intracelulares.
Outras actividades
Na década de 1960, xa era evidente que había factores en órganos e tecidos transplantados que a miúdo orixinaban a destrución do tecido doado debido á acción do sistema inmunitario do hóspede receptor. Os MHCs descubríronse orixinalmente como resultado desta observación. Hai dous tipos de complexos presentadores de péptidos, os MHC de clase I e os de clase II. Cada un deles ten múltiples xenes HLA, dos cales os HLA-A son só uns. Hai tres grandes tipos de HLAs que deberían coincidir entre doantes e receptores de transplantes para que non haxa rexeitamento. Son o HLA-A, HLA-B, (ambos MHCs de clase I) e HLA-DR (un MHC de clase II). Se os dous tecidos teñen os mesmos alelos que codifican estes tres HLAs, a probabilidade e gravidade do rexeitamento do transplante queda minimizada. Papel en enfermidades
Os HLAs funcionan como a única ligazón entre o sistema inmunitario e o que ocorre dentro das células. Así, calquera alteración que afecte ao HLA, sexa a diminución ou o aumento da unión a certo péptido, exprésase como, respectivamente, o incremento ou diminución da susceptibilidade á enfermidade. Noutras palabras, certos HLAs poden ser incapaces de unirse a ningún dos péptidos curtos producidos por proteólise de proeínas patóxenas. Se este é o caso, non hai maneira de que o sistema inmunitario detecte que unha célula está infectada. Así, a infección pode progresar sen ser detectada. Tamén funciona no sentido contrario. Algúns HLAs únense a fragmentos de péptidos de patóxenos con afinidade moi alta. Isto en esencia "sobrecarga" o sistema inmunitario en relación a ese particular patóxeno, o que lle permite contrarrestar unha infección que podería doutro modo ser devastadora.
HIV/AIDS
Un dos exemplos máis investigados de regulación inmunitaria diferencial dun patóxeno é o do virus da inmunodeficiencia humana. Como o VIH é un virus de ARN, muta de forma incriblemente rápida. Isto cambia os péptidos producidos por proteólise, o cal cambia os péptidos que os MHCs da célula infectada poden presentar ao sistema inmunitario. Calquera virus cunha mutación que crea un péptido con alta afinidade para un HLA determinado é destruído rapidamente polo sistema inmunitario e así non sobrevive, e o péptido de alta afinidade deixa de producirse. Porén, resulta que mesmo o VIH ten algunhas rexións conservadas no seu xenoma, e se una HLA pode unirse a un peṕtido producido a partir dunha desas rexións conservadas, hai pouco que o VIH poida facer para evitar a detección inmune e a súa destrución. Este é o principio que subxace na carga de VIH diferencial mediada polo HLA.
Ao haber unhas 2000 variantes do MHC codificado polo HLA-A, é difícil determinar o impacto de todas as variantes sobre as cargas de VIH. Porén, coñécense unhas poucas variantes seleccionadas que están implicadas. O HLA-A*30 diminúe a carga viral a menos de 10. 000 copias/mm3, considerada bastante baixa. Por outra parte, o HLA-A*02 foi asociado a unha alta carga viral (maior de 100. 000 copias/mm3) cando está asociado con HLA-B*45. Adicionalmente, viuse que os haplotipos HLA-A*23-C*07 e HLA-A*02-C*16 que se expresan tipicamente incrementaban a carga viral nunha mostra dun estudo da poboación de Zambia. Un dos haplotipos inhibidores do VIH máis efectivos era o HLA-A*30-C*03 mentres que un dos menos efectivos era o HLA-A*23*B*14. Ademais, o HLA-A*23 estaba moi correlacionado cun incremento da carga de VIH entre unha mostra de poboación, aínda que é importante sinalar que entre mostras de diferentes etnias esta correlación decrece significativamente.
Aínda que a clasificación do efecto de xenes e alelos HLA individuais sobre a presenza do VIH é difícil, pódense sacar algunhas claras conclusións. Os individuos homocigotos para un ou máis xenes HLA de clase I avanzan normalmente á SIDA máis rapidamente que os heterocigotos. Nalgúns individuos homocigotos a taxa de progresión é dobre que nos heterocigotos. Este avance diferencial está correlacionado estreitamente co grao de heterocigose. Ademais, certos alelos HLA-A están asociados con diferentes carags virais en pacientes infectados polo VIH; porén, debido á diversidade entre eses alelos, é difícil clasificar todos e cada un dos impactos dos alelos sobre a regulación inmune do VIH. Non obstante, é posible correlacionar a heterocigose nos alelos HLA-A coa diminución da taxa de progresión da SIDA.
Non só certos alelos HLA prescriben un incremento ou diminución da resistencia ao VIH, senón que o VIH pode alterar a expresión do HLA, e faino selectivamente orixinando unha redución da súa eliminación por células asasinas naturais (células NK). Descubriuse que o VIH regula á baixa a expresión do MHC de clase I en células infectadas. Porén, facéndoo indiscriminadamente deixa aberta a oportunidade de ser atacado polas células NK, porque as células NK responden á regulación á baixa do HLA-C e HLA-E. Obviamente, este mecanismo puxo unha presión selectiva sobre o VIH. Así, no VIH evolucionou a capacidade de regular á baixa o HLA-A e HLA-B sen alterar significativamente a expresión do HLA-C e HLA-E. Unha proteína codificada no xenoma do VIH chamada factor regulador negativo (Nef), induce este cambio ao unirse á cola citoplásmica do MHC de clase I mentres está aínda no retículo endoplasmático ou ocasionalmente mentres está nas etapas iniciais do seu transporte polo aparato de Golgi. Este complexo de MHC e Nef causa entón que a proteína adaptadora 1 (AP-1) dirixa o MHC aos lisosomas para a súa degradación en vez de á membrana plasmática, onde normalmente funciona. Ademais da regulación á baixa selectiva do HLA, a proteína Nef permite que o VIH regule á baixa o CD4 e o CD8. Estas glicoproteínas son esenciais para que, respectivamente, as células T axudantes e as células T citotóxicas se unan aos MHCs. Sen estes cofactores, é menos probable que ambos os tipos de células T se unan aos HLAs e inicien a apoptose, incluso se a HLA está expresando un péptido (non propio) derivado do VIH. Ambas as proteínas son tamén afectadas no seu dominio da cola citoplasmática. A combinación destas capacidades aumenta grandemente a habilidade do VIH de evitar a detección polo sistema inmunitario.