ИММУНИТЕТ ЖӘНЕ МОЛЕКУЛАЛЫҚ ГЕНЕТИКА

 

Иммунитет теориялары

Қазіргі кезде генетикалық тұрғыдан иммунитет деп организмнің бөтен генетикалық материалды өзінікінен айыру қабілеттілігін түсінеді.

Иммунитеттің барлық түрлері қалайболғанда да ерекше антизаттар түзілуімен байланысты, осыған орай иммунитеттің теориялық түсіндірмелерінің проблемасы мына сұраққа түйінделді организмге нақты антигеннің енуі қалайша дәл сонымен,ғана байланыса алатын антизаттардың синтезделуіне әкеледі? Антигеннің саны шексіз сияқ-ты, сондықтан оларға деген антизаттың саны да шексіз болуы керек. Осыған орай иммунитеттің алғашқы теориялары (Эрлихтің «жанама тізбектер», Поллинг пен Гәуровицтің» тікелей   матрица, Ерненің   «табиғи сұрыпталу»т.б.) антизат, антигеннің тікелей қатынасуы арқылы және оның құрылысына сәйкес пайда болады деп есептеді.

Белок синтезі механизмінің ашылуы мұндай теориялардың алдына үлкен тосқауыл қойды антигендік-белоктық молекула басқа белоктық молекула (антизат) пайда болуы үшін матрица бола алмайды. Соңғының клеткада синтезделуі әр уақытта иРНҚ молекуласының матрицасыңда ғана өтеді, ал ол өз кезегінде ДНҚ-ның белгілі бөлігінде тузіледі.

Организмнің жатырдағы даму кезеңінде және одан кейін де лимфоциттің дамылсыз көбеюі және дифференциациясы жүреді, мұның нәтижесінде сан алуан түрлі клеткалар пайда болады, олардың әрқайсысында иммуноглобулиннің вариабельді бөлігін коделейтін геномның бір ғана гені активтілігін сақтайды (басқалары репрес-сияланған). Олардың әрқайсысы клеткалар клонын түзейді және олар тек бір ғана антигенмен байланыса алуы керек. Нәтижесінде организмде, антиген енбестен бұрын барлық мүмкін әр түрлі антигендерге (10000-нан кем емес) қарсы лимфоцит клондары синтезделеді. Организмге антиген енген жағдайда лимфоциттер клондары арасында сұрыптау жүріп, антигенге ғана сәйкес лимфоцит  клоны таңдалады. Сұрыпталған клетка клонының қарқынды бөлінуі ерекше антизаттың синтезделуіне әкелуі керек. Организмге басқа антигеннің еңуіне орай лимфоциттің басқа клоның бөлінуі және соған сәйкес басқа антизаттың синтезделуі жүруі керек.

Осы түсінік 1964 ж, Ф. М. Бернет ұсынған клондық-селекциялық (сурыптау) теориясының негізін құрды. Бұл теорияның негізгі қағидалары әр турлі ғылымның жаңа жетістіктері толық дәлелдеді. Әр түрлі белоктар саны практикалық тұрғыдан шексіз. Теориялық тұрғыдан 300 амин қышқылынан құралған орта мөлшерлі белок үшін белок молекулаларының 20300 варианттары мүмкін.  Бұл сан тағы бірнеше есе артуы мүмкін, өйткені кішігірім ғана химиялық өзгерістер, мысалы, глюкозаланудың әр түрлі варианттары белоктардың антигендік қасиетін өзгертеді. Алайда бұл астрономиялық саннын таза теориялық мәні бар. Шындығында антизаттың пәрменді орталығы белоктың бүтін молекуласына комплементарлы бола алмайды. Антизат белоктың белгілі аз бөлігімен ғана әрекеттесе алады. Бұл бөлік детерминант деп аталады (1-сурет). Детерминант амин қышқылынын шектелуі санымен (олар 5—7 ғана) құралған. Бұдан барлық антигендер детерминанттарының мүмкін саны соншалықты   көп емес деп жорамалдауға болады өте жуық есеп бойынша олардың саны-10⁴—10⁶ тең. Организмде негізінен миллионнан кем емес антизаттар бар, сондықтан, әрбір антиген өзіне комплементарлы бір немесе одан көп аитизаттарды тауып, олармен байланыса алады.

Бернеттің клондық-селекциялық теориясы белгілі бір антизат ұқсас детерминанттары бар бірнеше антигендерге комплементарлы болуы мүмкін деп жорамалдайды. Алайда, практикалық тұрғыдан бір антизаттан екінші антигенді табу өте қиын. Сонымен организмде — қанда, лимфа түйіндерінде және қан түзілетін мүшелерде лимфоцит-тердің миллионға жуық әр түрлі клондары жиналған, олардың әрқайсысының саны өте аз, мүмкін жүз клеткадан аспайды. Алайда, организм бірқатар антигендерге (саны  аз, мүмкін ондаған немесе жүздеген) инфекция арқылы әр кезде иммунизацияланған. Мұндай аитигендерге қарсы антизаттар көбейіп үлгіргендіктен, осы клонның лимфоциттерінің саны миллион есе көп болуы керек. Осындай клоны аз лимфоциттер организмнің барлық лимфоциттер популяциясының басым көпшілігін құрайды (тышқанда миллиард, адамда одан мың есе көп).

1-сурет. Иммуноглобулин молекуласының құрылымы және оның антигенмен байланысуы (З. Әліқұлов бойынша, 1988).

 

Организмге жаңа антиген енгенде иммунизация бірден жүрмейді «өзінің» аз клонын табуға, онан соң көбеюіне және антизаттың жеткілікті мөлшерінің синтезделуіне екі аптадай уақыт керек. Көптеген қауіпті инфекциялық ауруларда осы уақыт организм үшін қиын кезең болып саналады. Организмге енген микробтар уыты күшті болып, өте тез көбейе алса, организм иммундық қорғана алмайды. Егер ол екі аптадай уақыт өмір сүре алса, онда Т — және В — лимфоциттер токсин сизтезделуін тежеп, микроорганизмдердің өздерін жойып жібереді.

 

Иммундық жауаптың генетикалық бақылануы

 

Иммуноглобулиннің гендері. Иммунитет проблемасының шешуші қадамы-лимфоциттер гетерогенділігінің (сан алуан түрлілігінің)   молекулалық-генетикалық механизмін түсіндіру. Бұл проблема өз шешіміне соңғы жылдары жетті және ол жапон ғалымы Сумуму Тонегавамен байланысты.

Иммуноглобулин молекуласы төрт полипептидтік тізбектен бір-бірімен дисульфидтік көпір арқылы байланысқан бірдей екі жеңіл және бірдей екі ауыр — құралған (35-сурет). Әр тізбек принципті айырмашылығы бар екі бөліктен тұрады V — variable — өзгермелі (вариабельді) және С — constant — турақты (константты). Жеңіл тізбектің тұрақты бөліктері екі түрлі болуы мүмкін, каппа және лямбда. Әр түрлі иммуноглобулиндерде өзгермелі бөлік амин қышқылының 1000-ға жуық әр түрлі варианттарын түзейді. Өзгермелі және тұрақты бөліктерді байланыстыратын учаске (буын) пролин амин қышқылына бай, сондықтан жылжымалылығы жоғары және антизаттың антигенмен байланысуында маңызды рөл атқарады. Ол J— бөлік (ағыл. joining — байланыстырушы) деп аталады.

Антизаттың әсерінен антигеннің активтілігінен айырылуы жеңіл және ауыр тізбектердің өзгермелі бөліктерінің антиген танитын орталық түзуі арқылы мүмкін болады. Иммуноглобулиннің екі бірдей орталығы бар, олардың арқасында ол екі антигенің детерминанттарымен байланысып, антигенді тұнбаға түсіреді. Басқа жағынан осындай тұнбаны макрофагтар оңай ерітіп жібереді. Иммуноглобулин молекуласының антигенмен ерекше әрекеттесуі оның тізбектерінің өте сирек қабысу типімен анықталады. Басқаша айтқанда кез келген иммуноглобулин молекуласы екі жеңіл, екі ауыр тізбектен құралғанымен, құрылысы жағынан (ең алдымен өзгермелі бөліктің) ерекшелігі бар. Бұл ерекшелік антизатқа тек «өзінің» ғана антигенін табуға мүмкіндік туғызады. Жай сөзбен имму-ноглобулиндердің миллион варианты жеңіл тізбектің мың варианты мен ауыр тізбектің мың вариантыңың көбейтіндісінен пайда болады деп айтуға болады.

Енді біз антизаттың осындай бастапқы сан алуан вариантары пайда болуының генетикалык, механизмін қарастыра аламыз. Шынында да организмнің осындай сан алуан турлі ерекшеленген белоктар (антизаттар) санын (ең аз дегенде 10⁶) өндіру қабілеттілігі мынадай табиғи, сұрақты тудырады антизаттар ДНҚ-да қалайша коделенген? Соңғы жылдары рекомбинантты ДНҚ әдістемесінің қарқынды дамуы бұл сұраққа мейлінше толық жауап берді.

Алдымен лимфоциттердің әр түрлі клондарына айналмаған, бір-бірімен айырмашылығы жоқ, бастапқы  иммуноглобулин гендерінің ұйымдастырылуын қарайық. Осындай клеткалардың  біраз   мөлшері еш уақытта  лимфоцит бола алмауы да мүмкін.

Иммуноглобулиннің күрделі құрылымы ерекше генетикалык, бақылауды керек етеді. Имунноглобулин үш түрлі хромосомада орналасқан яғни тәуелсіз тұқым қуалайтын гендер тобымен коделенеді. Гендердің бірінші тобы жеңіл лямбда, екіншісі — жеңіл каппа және үшіншісі — ауыр тізбекті синтездейді. Иммуноглобулин молекуласының синтезделуіне жауапты осы үш ген ертедегі жалпы геннің дупликациясы арқылы пайда болған. Әрине, олардың әрқайсысы диплоидты клеткада гомологты хромосомада орналасады. Мұның негізінде бір клеткада жеңіл тізбектің екі типінің де (лямбда және каппа) синтезделуі жүруі керек. Ал шын мәнінде олай емес бір лимфоцитте иммуноглобулиннің бір типі ғана синтезделеді. Бұл ал-лелъдік ығыстыру деп аталатын процесс арқылы іске асады. Егер иммуноглобулин синтезделетін клеткада жеңіл лямбда тізбектің пәрменділігі байқалса, онда гомологты хромосомадағы оның аллелі (лямбда тізбектің гені) пәрменді болмайды яғни осы клетка геномының құрамынан ығысқандай болады. Сонымен қатар басқа гомологты хромосомада орналасқан каппа-тізбектің екі гені де активтілігін жоғалтады. Мұндай ығыстыру осы клеткадан пайда болған барлық клондарда жүреді. Керісінше, каппа-гендердің бірінің пәрменді болуы, оның гомологының және қос лямбда гендерінің пәрменсіз болуын қамтамасыз етеді. Осының нәтижесінде мүмкін төрт жеңіл тізбектің біреуі нәрменді болады. Дәл осындай жолмен ауыр тізбектің бір гені ғана пәрменділігін сақтайды, оның гомологты хромосомадағы аллелі геномнан ығыстырылады. Аллельді ығыстыру  нәтижесінде әр клонның клеткасында иммуноглобулин гендерінің екі тобының біреуі каппа немесе лямбда тізбектің, екіншісі ауыр тізбектің жұмысы байқалады, сөйтіп әрбір лимфоцит антизаттың бір түрін ғана синтездейді. Аллельдік ығыстыру өте сирек генетикалық құбылыс, оның механизмі бізге беймәлім.

Жоғарыда келтірілген мәліметтерден мынадай қорытынды жасауға болады иммуноглобулинің гендері басқа белоктардың гендері сияқты ұйымдастырылмаған яғни олардың саны шексіз емес, керісінше шектелген және гендерінің caн алуан түрлі болуы онтогенез барысында бастапқы иммуноглобулин геномының сома клеткаларын-да қайта құрылымдық өзгерісімен түсіндіріледі.

Иммуноглобулин гендері тобының сома клеткаларында қайта құрылуы туралы алғашқы мәліметті 1976 ж. Базелдің (Швейцария) иммунология институтының зерттеушілері С. Топегава мен Н.Ходзуми алды. Олар иммуноглобулин ДНҢ-сын рестриктазалармен ұзіп, тышқанның жеңіл тізбегін коделейтіп ДНҚ бөліктері бір-бірінен біршама қашықтықта орналасатынын көрсетті. Ал, жетілген антизаттар синтезделетін клеткаларда олар әлдеқайда жақын орналасқан.

Иммуноглобулин гендері тобының қайта құрылуының механизмі осы гендер тобы фрагментерінің клонын ген инженериясының әдістерімен бактерияларда алып, талдау арқылы белгілі болды. Рекомбинантты ДНҚ технологиясы иммуноглобулиннің әрбір тізбегінің гендер тобын көп компонентті жүйе екендігін дәлелдейді, олар хромосома бойында ондаған мың нуклеотид жұптарынан құралған едәуір бөлікте орналасады. Сондықтан да оларды оқулық авторы басына гендер тобы деген атау арқылы арнайы белгіледі, өйткені бұл жүйе бір геннен емес, ондаған немесе жүздеген гендерден қүралған. С. Тонегава тобы бұл жүйелердің (үш гендер тобының) әрқайсысы әр түрлі ДНҢ-сегменттерінің құралғанын көрсетті өзгермелі тізбекті коделейтіп-қоятеген V-гендер, тұрақты тізбекті ко-делейтін — бірнеше С-гендер жәнө олардың арасындағы байлаиыстыру коделейтін — J-гендер.

Каппа жеңіл тізбегінің ген жүйесі мынадай гендерден тұрады (оқылу тәртібі бойынша солдан оңға қарай қаралады). Жүйенің басында (сол жағында) 90-300 У-гендерден құралған ДНҚ тізбегі орналасады. Каппа тізбекті өзгермелі бөлігін коделейтін бұл гендердің әрқайсысында 291 нуклеотид жұптары бар, демек 97 амин қышқылын коделейді. V — гендердің оң жағында анағұрлым арақашықтықтан (шамамен 2700 нуклеотид жұптарынан) соң J — тізбек орналасады. Бұл гендердің саны шамамен 5-ке - тең, олардың әрқайсысы каппа тізбектің өзгермелі және тұрақты бөліктерін байланыстыратын 13-тен амин қышқылын коделейді. Каппа тізбектің оң жағында тұрақты тізбекті коделейтін С-ген (жалғыз) орналасады (36-сурет). Лимфоциттердің дифференциациялануы кезінде V — гендері бөлігінің J — геңдердің бір бөлігімен және С-генімен жалғасуы өтеді (37-сурет). Бұл процесс сомалық гибридизация деп аталады, оның толық механизмі әзірге толық мәлім емес. Ол мүмкін делеция болар яғни ДНҚ бөлігінің ұзілуі V — сегментің бір бөлігінің  J — сегментінің біріне қосылуына әкелді. Мүмкін ол транспозиция яғни V— гендердің бірінің J — гендердің біріне тасымалдануы болар. Ең бастысы бұл процестің кездейсоқ өтуі саналады, кез келген V — генге (олар 300) кез келген J— геннің (олар 4) бірі қосылуы мүмкін. Мұның нәтижесінде жеңіл каппа тізбек гендерінің теориялық мүмкін түрлері 1200-ге (300-4) дейін жететінін есептеу қиынға соқпайды. Иммуноглобулиннің пәрменді гендерінің құрастырылуының екінші кезеңінде сплайсинг процесі өтеді, мұның нәтижесінде алғашқы трапскриптция РНҚ интрондарынан айырылады.

Жеңіл лямбда тізбектің гендері каппа тізбекке   қарағанда өте күрделі болмағанымен, басқа белоктар гендерінің ұйымдастырылуынан біршама ерекшелігі бар: 2V-, 2J- ,  және 4С — гендерден құралған.

2-сурет. Иммуноглобулин генінің құрастырылуы (С. Тонегава бойынша, 1985).

 

Ауыр тізбек гендері анағұрлым күрделі ұйымдастырылған және айырмашылық бар. Айырмашылық, өзгермелі гендер санының каппа тізбекке қарағанда аз болуында (120—200V — гендер) және олар мен J — гендердің (саны —4) аралығында шамамен 20 түрлі D (ағыл. diver­sity т— әр түрлілік) қосымша сегмонттің бар болуына байланысты. Ауыр тізбекті бір тұрақты сегмент бар. Аталған сегменттердің кездейсоқ сомалық рекомбинациясын ауыр тізбектің шамамен он мыңдай теориялық вариантып береді (125V-20D-4J-1С). 38-суретте жеңіл каппа және ауыр тізбектен құралған иммуноглобулиннің толық молекуласының түзілу үлгісі көрсетілген.

Сомалық гибридизацияның механизмі иммуноглобулиннің барлық тізбектерінің гендері үшін бірдей болуы мүмкін. Мұның дәлелі болып бастапқы иммуноглобулиннің барлық тізбектері гендерінің шекараларында бірдей канондық консервативті тізбектің табылуы саналады. Мысалы, әрбір V — геннен соң 7— мүшелік палиндромды және 9— мүшелік канондық тізбек орналасады, олардың арасында 12—23 п.ж. құралған трапскрипцияланбайтын тізбек бар: гептамер — спейсер — наномер. Әрбір J — геннің алдында керісінше, наномер — спейсер — гептамер консервативті тізбегі орналасады.

Жоғарыда   айтылған   мәліметтерден   антизаттардың  шексіз алуан түрлі болу себебін байқауға болады. Біз қарастырған комбинациялық механизмнің өзі ең аз дегенде 10 млн. астам әр түрлі иммуноглобулин молекуласын бере алады:   1200-10 000 = 1-2- 1G⁶. Мүмкін   варианттардың, саны шынында   да осындай  үлкен бе? Кейбір   ғылыми есептеулер оны бұдан аз болу керек деп санайды.

Басқа жағынан, антизаттың әр түрлі болуының екінші механизмі мутациялык, өзгергіштікке байланысты екенін есептеу керек. ДНҚ тізбегіндегі жалғыз нуклеотидтің мутациялық өзгерісі иммундық жүйенің нәзік икемделуін іске асыра алады, сөйтіп өнімі нақты антигенмен тиімді әсерлесе алатын иммуноглобулиннің жаңа гені пайда болады. Бұл арада сомалық мутация туралы сөз жүруде. Әрине, оның иммуноглобулии гендері варианттарын түрлендіруінің сандық дәрежесін есептеу қиын, бірақ сома клеткасындағы гендік мутация оның варианттарын бірнеше есе арттыратыратынына ешқандай күмән жоқ. С. Toнегaвaның пікірінше мутациялық механизм антиген байланыстыратын антизат бөлігін аз дегенде 100 есе түрлендіреді. Сонымен екі механизмнің (комбинациялық-сомалық гибридизация және мутациялық) нәтжесінде түзілетін теориялық мүмкін әр түрлі антизаттар саны миллиардтан асып түседі.

3-сурет. Иммуноглобулин молекуласының түзілу үлгісі.

Жеңіл тізбек гендер жүйесінің құрастырылуы сол жақта, ауыр тізбек гендер жүйесінің қастырылуы оң жақта көрсетілген. Гендер жүйесі әр түрлі хромосомада орналасқан және олар иммуноглобулин молекуласының әр түрлі бөліктерін коделейді: L — лидерлі тізбек; V—, D —, J — және С — бір жүйеге кіретін гендер; V _L және С.   —жеңіл тізбектің өзгермелі және тұрақты бөліктері; V_(I және С  — ауыр тізбектің өзгермелі және тұрақты бөліктері. АО — ауыр және жеңіл тізбектердің өзгермелі бөліктерінен түзілген арнайы орталық (қызметі — антигенмен байланысу).

 

Алынған мәліметтердің Ф. Бернеттің  клондық селекциялық теориясына толық сәйкес келетінін байқауға болады (39-сурет). Пәрменді геннің синтезделуіне әкелетін V - және С — гендердің рекомбинациясы жетілмеген В—тимфоцитте жүреді. Әрбір клетка өзіне ғана тән антизатты синтездейді, бұл жеңіл тізбек гендеріндегі бір қайта құрылуды және ауыр тізбек гендеріндегі бір қайта құрылуды керек етеді. Әр түрлі клетка әр түрлі антизат синтездейді, өйткені әрбір жаңа реконструкциялық, жаңа актіде әр түрлі V — және С — гендер байланысады. Бұл процесс тек сома клеткаларында ғана жүретінін атап өту керек, сондықтан организмнің антигенге иммундық жауабы ұрпаққа тұқым қуалай алмайды.

МНС гендері. Монозиготалы егіздің (бір жұмыртқадан пайда болған) терісін серігіне жапсырғанда (изотрансплантация) қабылданатынын 1927 ж. Бауэр дәлелдеді. Мұндай трансплантацияны организм өзінің терісін жапсырғандай (аутотрансплантация) ретінде қабылдайды. Ал, бір биологиялық түрге жататын жеке организмнің терісін одан генетикалық айырмашылығы бар басқа орга пизмгс жапсырғанда (аллотрансплантация) қабылданбауы бұрыннан мәлім болатын.

4-сурет. Ф. Бернеттің клондық-селекциялық  теориясы (Б. Льюн бойынша, 1987).

Бұл мәліметтер бөтен клеткаларды трансплантациялауда қабылдамау реакциясының генетикалық жолмен анықталатынын дәлелдеді. Қазіргі кезде мүшелерді, соның ішінде жүректі бір адамнан екіншіге тасымалдаудың техникалық қиындығы жоқ, алайда ол күнделікті хирургиялық жұмысқа айнала қойған жоқ. .Ең басты проблема болып реципиепттің өзінен генетикалық айырмашылығы бар донор жүрегін — трансплантантты қабылдамауы саналады.

1980 ж. американдық зерттеушілер Д. Сиелл мен Б. Бенацерафқа және француз иммунологы Ж. Доссеге ұлпалар сәйкестігінің генетикалық, негізін ашудағы ғылыми еңбектері үшін Нобель сыйлығы берілді. Олардың жұмыстарының біріккен нәтижесі әрбір зерттелген сүтқоректілерде аллотранспланттардың тағдырын анықтауда ең басты рөлді өте жиі тіркескен генетикалық локустардың бір тобы атқаратынын дәлелдеді. Ұлпалар сәйкестілігінде басты рөл атқаруына орай бұл локустар тобы гистосәйкестілікің басты комплексі немесе қысқаша МНС (ағыд. Major Histocompatibility Complex) деп аталады. Осыған сәйкес бұл гендердің өнімдері гисосәйкестіліктід - басты комнлөксінің белоктары немесе МНС белоктары деп аталады. «Комплекс» деген сөздіц озі МНС-тің әр түрлі қызмет атқаратынын және өте жиі тіркескен көптеген гендерден кұралғанын кескіндейді. МНС белоктарының ерекше қасиеті-иммуноглобулиннің V — гендері сияқты өте жоғары дәрежедегі полиморфизмдігі. МИС локусының құрыльгсы өте күрделі, онда миллион аллельдер (яғни гендер варианты) орналасқан, бірақ бұл гендердің экспрессиясы үшін ДНҚ тізбегінің қайта құрылуының қажеті жоқ. Демек, екі туыс емес дарақтың МНС белоктарының бірдей болуы іс жүзінде мүмкін балмайды. МНС белоктары — иммуноглобулин және Т — клетканың рецепторын санамағанда, алуан түрлілігі ең жоғары дәрежедегі молекулалар. Антизат пен Т — клетканың рецепторы клеткадан клетка сайын құбылса, ал MHС болоктары бір организмнен  баска огранизм сияқты өзгереді.

МНС белоктарының иммундық жауапқа қатынасатыны 1974. ж. Р.Цинкериагель мен М. Догерти тәжірибесінде дәлелденді. Лимфоциттік хориомененгит вирусы жұқтырылған тышқанның к линиясынан цитотоксинді Т-клеткалар бөлініп алынды. Тышқанның басқа линиялары да вирусқа қарсы Т — киллер синтездей алуға қабілетті. Алайда,   тышқанның к лиииясынан   иммунизацияланын                                                                                                                                                                                                                                                                               алынған Т — киллер, вируспен жұқтырылған клетканы к линияның МНС белогы болса ғана жоя алады (тәжірибе клетканың сыртында жүргізілді). Ал, егер тышқанның басқа линиясынан (мысалы, d) алынған клеткаларын in vitro жағдайында осы вируспен зақымдап, оған тышқанның к линиясынан иммунизацияланып алынған Т — лимфоциттерін қосса, онда вируспен зақымданған клеткалардың жойылуы байқалмайды. Бұдан, Т — клетка зақымдалған клеткаларды, егер олардың қабығында өзінің МНС белогы болса ғана жоя алады деген қорытынды жасауға болады.   

Демек, Т — лимфоцит рецепторы зақымдалған клетканың бетіндегі тек вирустық антиген мен ғана емес, сонымен қатар осы клетканың МНС белогымен байланысуы керек. Мұндай байланыстың қосарынан тану деп. аталатынын біз жоғарыда қараған болатынбыз.

Соңғы   зерттеулер осындай   танудың   Т — супрессор клеткасына да тән екендігіті көрсетті. Бұл құбылыс МНС — шектелу немесе MHС — рестрикциясы деп   аталады.

Енді МНС локусын талқылау арқылы оның белоктарын жеке қарастырамыз. Гисто сәйкес тіліктің басты комплексі тышқанда 17-хромосомада, ал адамда 6-хромосомада орналасқан. Ол тышқанда Н (ағыл. histooompatibility — гисто сәйкестілік) — локус деп, ал адамда HLA (ағыл. hu­man leukocyte antigens-адамның лейкоциттік антигендері)— локус деп аталады. Осы бөліктің аралығында иммундық жауапты бақылайтын көптеген гендер табылды.

Тышқанның генетикалық программасында ең аз дегенде 11 бөлік бар. Олардың құрылымын Д. Снелл толық  зерттеді. Бөліктің әрқайсысы (Н — 1, Н —2, Н —3 және т. б.) трансплантяциялық, антигендердің бірнеше топтарын синтездейді. Н —2 күшті локус болып саналады, өйткені бұл локустың МНС белоктары донор мен реципиеитте бір-біріне сәйкес келмегенде қабылдамау өте аз мерзімде (тасымалданудың 10—14 күндері) іске асады. Классикалық Н —2 локус картаның 0,3 бірлігін ғана алады, оның оң жағында оған туыс гендер (Qa және TLa — гематопоэз клеткасының ерекше белоктарын коделейді) орналасады. Хромосомагың  осы аз бөлігінің молекулалық масштабтары мөлшері анағұрлым: 1,3 сантиморганидаға ДНҚ-ның 2500 мың н. ж. енеді. Бұл МНС белоктары үш класының бірнеше типтерік коделеуте жеткілікті.

I класқа жататын гендер   трансплантациялық   анти-гендерді (МНС белоктарының I класы) коделейді.   Бұл, ерекше белоктар сүтқоректілердің барлық клеткаларында табылады. МНС белоктарының I класын Н —2 локустың К—, D—, L—- және R гендері синтездейді. Тышқанның әрбір линиясы осы гендердің аллельдері бойынша бір-бірінен айырмашылығы болады. Донор мен реципиент   осы басты локус (Н —2) бойынша бірдей болып басқа локустар бойынша айырмашылығы болса, онда басқа тышқанның терісін қабылдамау баяулау өтеді.

МНС белоктарының II класын Н2 локусының гені коделейді, Бұл белоктардың класы Т —, В — лимфоцит және макрофаг мембраласының құрамына енеді. Геннің аймағы A, B, J, Е және С деп белгіленетін бірнеше тізбектерге бөлінеді.

III класқа жататын гендер (S) комплемент белоктарын (МНС белоктарының III класы) коделейді. Комплемедттің қызметі—антиген-антизат комплексімен әректтесіп, антигенді еріту.

Сонымен жаңа мәліметтер МНС-рестрикцияны тек бір жақты (трансплаитациялық иммунитет) ғана қарастырудың қате пікір екенін көрсетеді. Вирус клеткаға енгенде оның белокты қабығы (вирус геномы коделейтін) клетка мембранасына жабысады. Мұның нәтижесінде зақымданған клетка өзінің маркеріне (МНС белоктарының I класы) қосымша тағы біріне (анитгендік-вирустық) ие болады. Цитотоксинді Т — клеткаиың рецепторы антигенді және оның қасындағы өзінің МНС белоктарының I класымен байланысын, зақымданғал клетканы жойып жібереді.

Сонымен қатар МНС белогы бактериялық иммунитеттің тиімді өтуін қамтамасыз етеді. Организмін енген бактериямен ең алдымен макрофагтың, онан соң В — клетканың байланысатын білеміз. Т — хелпер осы клеткалардағы өңделген антигенмен бірге МНС белогының II класын тануы керек, әр түрлі иммундық клеткалардың осындай әрекеттесуі нәтижесінде ғана бактериялық антигендерге қарсы антизат жеткілікті мөлшерде синтезделе алады. Синтезделген антизаттар антигендермен реакцияға түсіп, антиген-антизат комплекісін құрайды. Бұл комилектен жоюда құрамында МНС белоктарының II класы бар комплементтің белгілі рөл атқаратын біз жоғарыда атап өттік.

Сөйтіп, Т — лимфоцит клетка бетіндегі екі маркерді тануы керек. Онда мынадай сұраққа жауап беру керек: ол үшін олардың антиген мен өзінің белоғын қосарлап танитын біріккен жалғыз рецепторы бар ма, әлде екеуін жеке-жеке танитын бөлек орналасқан қос рецепторы бар ма? 

Ғылыми зерттеулер клеткаларда біріккен   рецептордың жұмысы іске асатыны туралы дәйектерді берді.

Адамның HLA локусы да толық зерттелген. Оның гендерін зерттеуде Ж. Доссенің еңбегі өте зор. Бұл локустың II —2 локусыннан айырмашылығы өте аз екендігі мәлім болды. Екі локустың ұқсастығы генетикалық ұйымдастырылуымен қатар, олар бақылайтын антигендік және иммупологиялық қызметтерді қамтиды. Мұндай ұқсастықтың принципті маңызы бар: (мысалы, клиникалық, трансплантацияға) қай шығуға болады. HLA локусының генетикалық картасының егжейтегжейн талдануы реципиентке долорды кең көлемде таңдаудың негізін салды. Бұл жұмысты іскә асыру үшін бірнеше елдің — АБШ, Франция, Англия, Швеция т. б. ғалымдары атсалысуда.

Адамның HLA локусыпың I және II класына гендері жақсы зерттелген. Хирургиялық трансплалтация үшін мүшелер еш уақытта жетіспейді. Мысалы, АБШ-та жыл сайын 13 мың адамға донорлық жүрек, 500-не бауыр, 200-не ұйқы безі, 200-не жүрек пен өкпе қатар керек. Шындығында мүшелердің тапшылығы жоқ: АБШ-та жылына кенет 25 мың-дай денсаулығы таза адам жазатайым себептен кенет қайтыс болады. Алайда, олардың 20-проценті (5000) ғана донор бола алады, ал қалғандары (20 мыңы) негізінен МНС гендерінің сәйкес келмеуіне байланысты донор бола алмайды.

Тышқанның классикалық Н2—, адамның HLA — локустарына ұқсас үй жануарлары мен тауықта MHG жүйесінің гендері ашылады. Олар ірі қарада BoLa (Bovine leukocyte antigen), шошқада — SLA (Sus. scrofa leukocyte antigen), қойда — OLa (Ovin leukocyte antigen), ешкіде — GLA (Goat leukocyte antigen), жылқыда — ELA (Equin leukocyte antigen), тауықта — B (бүл локус санымен қатар В қан тобын бақылайды) т.с.с. белгіленеді.

Т-лимфоцит гендері. Т — клетка нақты антигенге ерекше болгандықтан, В — клетканың мембранасымен байланысқан рецепторлар сияқты оның да - мембранасында осындай рецепторлардың молекулалары болуы керектігін ғалымдар бұдан 30 жылдай бұрын жобалады. Алайда, Т— клетканың рецепторын зерттеу оңайға түспеді, өйткені олар антизат сияқты көп мөлшерде синтезделмейді. Т — клетканың антигенмен байланысатын рецепторын зерттеудің бірінші кезеңі моноклонды антизаттар алу әдісіне байланысты болды.

Кесте. Үй хайуанаттары мен тауықтың МНС-локусы

 

Белгілер	Ірі қара	Қой	Ешкі	Жылқы	Шошқа	Тауық
Гендердің I класы	А	A. B	SD 1, SD 2,	A	A, B, С	B — Ғ В —G
			LD
Гендердің II класы		—		MLP	D	Н—L
Гендердің III класы	—	—	—	—	+	+
Антигендер саны	11	16	—	18	—	—
IR — гендер	+	—	—	—	+	+
Басқа локуспен
тіркесуі	+	—	—	+	+	+
Т — лиифоцит ңыз метінің
шектелуі	+	—	—		+	+
Аурумен байланысты	+	—	—	+	+	+
Өнімділік белгілермен
байланысты	—	—	—	—	+	+

 

Жаңа ғылыми мәліметтер бойынша Т — лимфоциттердің рецепторы қос полинептидті тізбектей (альфа және бета) құралған гликопротеия болып саналады, олардың әрқайсысының мөлшері жеке ұйымдастырылуы үұсас. Полипептидтік тізбектің әрқайсысы V (өзгермелі) және С (тұрақты) аймақтардан тұрады. V — сегменттің соңына 14—21 амин қышқылынан құралған J — сегмент бар, ал бета — тізбекте тағы D — сегмент (12 амин қышқылының қалдығынан құралған) бар. Екі тізбектің өзгермелі   сегменті бірдей емес. Тізбектің гидрофоб аминқышқылына бай бөлігі зәкір сияқты рецепторды Т — клетканың мембранасына байланыстырады.

Қазіргі кезде Т. Мак (1984), М. Дэвис (1985), М. Кроненберг (1986) және т. б. ғалымдардың еңбектері арқасында Т — лимфодит рецепторының гендері туралы көптеген өлеулі мәліметтер белгілі. Оның ұйымдастырылуы иммуноглобулинге ұқсас болып шықты. Рецептордың альфа тізбегінің гендері тышқанда 14— хромосомада (С—D), адамда да 14—хромосомада (qll —12) орналасқан, ал бетта — тізбегінің гендері тышқанда 6 — хромосомада (В), адамда   7— хромосомада (q32—35)   локализацияланған. Тышқан рецепторы бета — тізбегінің гендері иммуноглобулиннің каппа тізбегінің гендері мен жақын тіркес тобып құрайды:  олардан 10—12 сантиморганида арақашықтықта   орналасқан. Адамның альфа тізбегі және иммуноглобулиннің ауыр тізбегі гендері бір хромосомада орналасқан; бірақ, олар жақта тіркес тобын құрмайды. Альфа-тізбектің өзгермелі белігін V — және J — гендері, ал бета-тізбегінің осы бөлігін V —, J — және D — гендері коделейді. Мысалы тышқанның бұл бөлігінің гендері мынадай: ең аз дегенде 100V — альфа, 30V — бета, 20D — бета және шамамен 50J — альфа, 12J — бета. Онтогенез барысында бұл гендер инммуноглобулиннің V — бөлігі гендері сияқты қайта құрылады. Нәтижесінде мұнда да гендердің бірнеше миллион варианттары синтезделуі мүмкін: (100 • 50) • (30 • 2 •12) =3,6 10⁶. V-альфа және Ү - бета гендерінде әзірге сомалық мутациялар табылмағанымен, олардың онда түзілетініне күмән келтіруге болмайды, олай болса, Т — рецептордың V — гендерінің толық саны иммуноглобулиндікке жетіп қалады.

Иммуноглобулиннің және Т — лимфоцит рецоптордың гендері эволюциялық пайда болуы жалпы екі түрлі ұялас топқа жатады. Екеуінің де белоктар тізбегінің бірінші құрылымы бірдей, әсіресе ол амин қышқылы қалдықтарының орналасуында айқын байқалады, дисульфидтік байланыс қалдықтары да өзара ұқсас. Екі белок типтері тізбектерінің үшінші құрылымында да бірқатар гомология бар (Л. Худ т. б., 1985). С. Тонегава Т — рецепторда жаңа — гамма-тізбегі бар екендігін жорамалдайды. Жетілмеген Т — клеткада альфа-тізбектің экспрессиясы байқалмайды, ал бета және гамма-тізбектердің синтезделуі салыстырмалы жоғары. Яғни онтогенез барысында гамма-тізбектің гендері активтілігінен айырылады. Бұл «ү—р-ның а—р-ға ауыстырылуы» деп аталады.

Т — клетка рецепторының құрылымын зерттеуден алынған жаңа мәліметтер иммундық жүйенің әсері туралы дәстүрлі түсінікті жаңаша ойлауға әкелді. Құрылымдық позициядан механизмі түсіндірілуі қажет танудың үш негізгі ситуациясы бар. Біріншіден, Т — клетка өз организмінің МНС белоктарына қарсы әсер бермейді (басқаша айтқанда оларға толерантты). Екіншіден, Т — клетка өзінің МНС белоктары болса ғана антигенді инактивациялай алады, бірақ сол антигенді басқа организмнің МНС белоктарымен бірге жоя алмайды. Үшіншіден, Т — клетка тіпті антигеннің өзі жоқ болғанның өзінде бөтен организмнің МНС белоктарына (трансплантацияланған, бөтен ұлпалардың) қарсы әсер бере алады: тасымалданған ұлпа немесе мүше қабылданбайды.

Екінші ситуацияны біз жоғарыда толық қарастырдық, қалғандарын түсіндіру үшін ғалымдар әр түрлі жорамалдар ұсынуда. Т — клетканың өз организмінің клеткаларына толераиттылығын қарапайым түрде былайша түсінуге болады: өз организмінің клеткаларының MHС белоктарымен қарсы әсерлесе алатын Т — лимфоцит клондары дамуының алғашқы кезеңінде тимуста жойылады. Бірақ, организмді мқндай «тазалаудың» мехаиизмі қазіргі кезде анық емес.

Т — лимфоциттің бөтен ұлпаның МНС-белоктарына қарсы әсерін қалай түсіндіруге болады? Көпшілік мақұлдаған түсіндірме Т — клетка үшін «өзінің» және бетен МНС белоктарының құрылымы ұқсас болғандықтан оның рецепторъшеп байланыса алады. Жаңа зерттеудер гамма-тізбек гендерінің транскрипциясы тек цитотоксинді Т — клеткада ғана байқалатынын болжайды. Мүмкін олар коделейтін белок Т — киллердің бөтен МНС белогымен ерекше әсерлесуін қамтамасыз ететін болар.

Иммундық жауаптың гендері (IR — гендері) XX   ғасырдың алпысыншы жылдарының басында Д. Снелл еңбектерінің арқасында зертханалық жануарлардың (тышқанның, қоянның, теңіз шошқасының) бірнеше таза линиялары алынды. Бір таза линияға енетін жануарлар тобы гендер құрамы бойынша айырмашылығы   болмайды. Таза линияларды синтетикалық антигендермен иммунизациялағанда әрбір линия басқа линиядан иммундық жауабының күші бойынша айырмашылығы болады. Бұл организмнің антигенге иммундық жауабының генетикалык, жолмен бақыланатынына сілтейді. Бұл фактының принципті мағынасы бар, өйткені вирустық, бактериялық және трансплантациялық антигенге иммундық жауаптың күші барлық адамда немесе бір түр ішіндегі малдар үшін жалпы қасиет бола алмайды деп қорытынды айтуға мүмкіндік береді. Әрбір жеке организмнің өзіне тән гендер жиынтығы бар, сондықтан иммундық жауаптың күші әр уақытта нақты: белгілі бір антигенге жеке организм нақты иммундық реакциямен жауап береді. Бұл генетиканық жалпы принципі қайшы емес.Осы мәселені шешуде 1960-жылдардың соңында Б. Бонацерраф үлкен еңбек сіңірді. Ол, көптеген қарапайым антигендерге иммундық жауапты гисто сәйкестіліктің басты комплексі (МНС) I аймағының, кейбір жағдайларда К жәнө D аймақтарының гендері бақылайтынын дәлелдеді. Осы бақылауды анықтайтын гендер иммундық жауаптың гендері немесе IR (ағыл. immune response — иммундық жауап) — гендер деп аталады.

Жаңа түсініктер бойынша иммундык, жауаптың Ш — гендерімен бақылануы МНС-тің клеткалык, әрекеттесуінің реттелуімен тікелей байланысты. 1975 ж. I аймағының A сублокусы (Ш —ген) коделейтін антигендік молекулалар — Та антигендер ашылды. Т — лимфоциттің бөтен субстанцияны танып, иммундық жауап жоғары дәрежеде өтуі үшін бұл субстанция Іа антигенімен (МНС белоктарының II класымен) байланысуы керек.

Сөйтіп Ш — гендер гисто сәйкестіліктің басты комплексінің белгілі аймақтарында орналасқан, сондықтан да, IR — гендердің өнімі болып МНС белоктары саналады. Осыған сәйкес МНС-тің I аймағында орналасқан гендер MHС белогының II класын коделеуге қатынасып, Т — хелпердің пәрменділігіне әсер берсе, К және D аймағындағы Ш — гендер МНС белогының I класын коделеп, цитотоксинді Т — клетканың вирустың немесе трансплантациялық антигендерге қарсы иммундық жауаптың дәрежесің бақылайды.                                               Кейбір антигендерге иммундық жауаптың дәрежесін Т — аймақта орналасқан бірнеше Ш — гендер бақылауы мүмкік. Көпшілік жағдайда антигенге қарсы иммундық жауаптың полигенді сипаты бар.

Кейінгі жылдары МНС локусымен тіркеспеген   IR — гендері бар екені мәлім болды. Мысалы, Н2 комплексінен тыс бөліктерде орналасқан IR — гендерінің бірқатар ерекше клеткалық және гуморальдық-иммундық реакцияларды коделейтін белгілі.

Сонымен  IR — гендер әсері тым ерекше. МНС локусының әрбір аймағында Жоғары және төмен иммундық жауаптың гендері бар. Сонымен қатар жоғары және төмен иммундық жауапты бақылайтын гендер арасында ешқандай байланыс байқалмайды. Алайда, құрылымдық ұқсастығы бар антигендер үшін Ш — гендер арасында белгілі байланыс болуы мүмкін.

IR —гендер функциясын анықтаудың іс жүзінде маңызы бар. Мысалы, егер организмнің қайсы бір антигенге қарсы IR — гендері жоқ (немесе ол төмен иммундық жауапты бақылайтын) болса, онда мұндай индивидумді осы антигенге қарсы қанша вакцинацияласа (ем салса) да, антизаттар синтезделмейді. Кейбір ғалымдар (Р. Петров, 1983) организмнің қалыпты клеткаларының рак клеткаларына айналуын төмен иммундық жауапты бақылайтын IR — гендермен байланысты деп долбарлайды,

Тарауды қорытындылай келіп, иммунитеттің генетикалық бақылану проблемасы күрделі және көп жақты екенін байқауға болады. Иммуиоглобулин, MHС және Т — клетка рецепторлары локустарының құрылымдық ұйымдастырылуы жалғыз белокты коделейтін, жекеленген және өзгермейтін ДНҚ бөлігі ретіндегі бастапқы ген концепциясынан қаншалықты орасан зор қашықтық өткендігінің айқын дәлелі болып саналады. Енді бізге сая алуан гендердің топқа бірігіп, орасан зор кластерлер (туыс сублокустар) құрайтыны белгілі. ГеиДер сома клеткаларының даму барысында қайта құрылымдык, өзгеріске түсіп, теңдесі жоқ аллельдер вариантын құрай алады. Соңғы он бес жыл аралығында иммундық клеткалар геномын зерттеуде алынған жаңа ғылыми мәліметтер генетика пәніне деген көзқарасты елеулі дәрежеде өзгертті. Сонымен, иммунитеттің бірқатар күрделі генетикалық мәселелері әлі толық көшілген жоқ. Ген инженериясының және басқа ғалымдардың тиімді әдістері генетикаға деген жаңа ғылыми көзқарасты ары қарай жетілдіріп, биологиялық пәндердің заманға сай қарқынды дамуына ықпал етеді деп күтілуде.