T Cell Receptor (TCR)

1. T Cell Receptor (TCR) Dr. HARIS BUDI WIDODO

2. Salahsatukarakteristikdarisellimfosit T adalahekspresiT cell Receptor (TCR) yaitusuatumolekulglikoprotein yang mampumelakukan binding dengan antigen danmolekul MHC secaraspesifik.

3. Molekul TCR dapatmelakukanprosesseleksi yang positipmaupunnegatipkarenakeduaprosestersebuttergantungdarihasilprosespengenalanspesifikterhadap antigen yang dilakukanoIeh MHC.

4. GenetikaMolekuler TCR • Molekul TCR padamanusiadikendalikanolehtigakompleks gen yaituTCRa, TCRbdanTCRg. • Kompleks gen yang mengendalikanTCRaterdapatpadakromosomnomer 14; sedangkanTCRbdikendalikanoleh gen padalenganpanjang (7q3.1) kromosomnomer 7 danTCRgoleh gen padalenganpendek (7p1.2) kromosomnomer 7.

5. Lokasi gen dari kompleks TCR (Jan Klein,1995)

6. Elemen genetik kompleks TCR terdiri dari tiga regio yaitu regio V (variabel), J (joinning) dan C (constan). • Pada regio V terdiri dari 16 famili dan tiap individu terdiri dari 1 sampai 8 gen V, yang akan ditranskripsi oleh RNA dan ditranslasi menjadi molekul protein.

7. Tiap gen V terdiri dari dua exons dipisahkan oleh satu intron. DNA pada exon dapat ditranslasi menjadi protein sedangkan DNA pada intron hanya ditranskripsikan ke dalam RNA. • Elemen genetik pada TCRb selain terdapat Vb, Cb, Jb juga terdapat segmen gen diversity (D), sedangkan pada TCRg mirip dengan TCRa.

8. Peta segmen TCR

9. Perkembanganselanjutnyatelahditemukan TCR padamanusiadandikendalikanoleh gen kromosomnomer 14 berdekatandenganlokus/gen V dan cluster JC (Jan Klein, 1995).

10. Karakteristik Biokimiawi TCRa dan TCRb • Molekul TCR terdapat pada hampir semua sel T baik sel T helper (CD4 Cells) maupun CTL (CD8 Cells) dan merupakan molekul heterodimer yang terdiri dari dua rantai polipeptida yaitu a dan b, serta berikatan secara kovalen dengan ikatan disulfid. • Rantai a adalah molekul acidic glikoprotein 40-60 kD, sedangkan rantai b molekul glikoprotein dengan 40-50 kD.

11. Molekul TCR pada kedua sel tersebut tidak terdapat perbedaan struktural yang bermakna sekalipun TCR pada T helper untuk mengenal MHC kelas II, sedangkan TCR pada CTL untuk mengenal MHC kelas I (Jan Klein, 1995) • Ditinjau secara skematik molekul TCR mempunyai kemiripan bagian strukturalnya dengan molekul imunoglobulin (Ig) misalnya adanya daerah (region) yaitu variabel (V) dan ada daerah konstan (C), sitoplasmik dan transmembrane.

12. Pada TCR daerah V rantai a maupun rantai b tersusun dari 102 sampai 119 asam amino dan mempunyai kemiripan dengan daerah V molekul Ig, hal tersebut mencerminkan adanya kemiripan fungsi pengikatan (binding) dengan berbagai antigen asing (Abbas K.A, 1994). Diagram skematik molekul TCR

13. Manfaat Biologik TCR • Peran molekul TCRa dan b heterodimer adalah mengenal kompleks peptida antigen yang telah diproses dan telah terikat dengan molekul MHC. • Keunikan peran molekul TCR adalah kedua rantai a dan b terlibat dalam pengikatan terhadap kedua molekul baik peptida antigen maupun MHC; tidak ada rantai a dan b yang bebas/tidak mengikat.

14. Penelitian yang berkembang saat ini berdasarkan suatu pertanyaan yang sampai sekarang belum terjawab yaitu tentang bagaimana cara TCR mengenal ligand (terdiri dari peptida antigen dan molekul MHC). • Kesimpulan sementara dari hasil penelitian tersebut ada dua yaitu; • pertama, bahwa molekul TCR mempunyai dua combining site (tempat melekat), satu untuk antigen dan lainnya untuk molekul MHC, kesimpulan tersebut dinamai dual specificity. • Kedua, bahwa molekul TCR mempunyai satu combining site untuk kedua molekul (antigen dan MHC) tersebut (Jan Klein, 1995)

15. Kejadian biologik Setelah proses kooperasi kompleks trimolekuler adalah proses aktivasi dari sel limfosit T yang meliputi lima (5) tahapan utama yang saling berhubungan yaitu: • Prosesawalisyarattransduksi • Aktivasitranskripsidariberbagai gen • Ekspresimolekulasesori • Sekresidarisitokin • Aktivitasinduksi mitosis

16. Prosesawalisyarattransduksimelaluiempat (4) langkah : • tyrosine phosphorylationdarimembrandan protein sitoplasma, • hidrolisisinositolphospholipidpada plasma membran, • kenaikankonsentrasi Calcium dalamsitoplasma, • kenaikanaktivitas protein kinase C.

17. Setelahprosesisyarattransduksi,terjadiprosesaktivasitranskripsidari gen yang terbagimenjadi 3 (tiga) kategoriberdasarkanwaktuaktivasiyaitu: • immediate, • early • late. • Transkripsi yang immediateterjaditanpadidahuluisintesis protein, sedangkantranskripsi yang earlydanlatememerlukantahapansintesis protein lebihdahuluterjadi.

18. Namunada pula prosestranskripsi gen yang terbagidalamkategoriberdasarkanfungsidariprodukdari gen (protein) yaitu: • cellulerprotooncogens/transcription factor genes, • cytokine gene, • cytokine receptor genes.

19. Setelahterjadinyaproses/akivitasinduksi mitosis sebagaitahapterakhiraktivasisellimfosit T, makaproseseliminasi antigen terjadidalamwaktusingkatbaikmelaluijalurimunitashumoraldanatauimunitasseluler.

20. Genetika Molekuler Imunoglobulin • Terdapattiga (3) kompleks gen yang mengendalikanmolekul immunoglobulin padamanusia: yaituIgh(heavy)Igk(kappa), danIgl(lambda), namunlokasinyadalamkromosomberbeda. • Ighterletakpadakromosom 14 padaposisi 14q32; Igkpadakromosom 2 padaposisi 2p12 danIglpadakromosom 22 padaposisi 22q11. Ighletaknyapadakromosom yang samadengan TCR namunberbedaposisi.

21. Peta kompleks gen Igh, Igk, Igl pada kromosom (Jan Klein, 1995)

22. Tiapkomplekslgterdiridaritiga (3) atauempat (4) regioyaitu V, D, J dan C. PadaregioIgh-V terdapat paling sedikit 100 gen V, 50 segmenuntuk region D dan 9 segmenuntukregio J, serta 11 segmenuntukregio C. • PadakompleksIgkregio V mempunyailebihdari 70 segmen yang tersebar paling sedikit 900 kb DNA padakromosomnomer 2, sedangpadaregio J ada 5 segmendansatusegmenuntukregio C. • PadakompleksIglterdapat 30 segmenuntukregio V, sedangkanpada region J dan C masing-masingterdapat 4 atau 5 segmen.

23. StrukturdasardarikompleksIgsangatmiripdengankompleks TCR, demikian pula dalamrearrangement DNA terjadikemiripanproses, misalnyauntukmempersiapkanekspresidarisegmenIghmakasatusegmen D dipindahkankesegmen J dansatusegmen gen VH dipindahkankesegmenberikutnyayaitupada D-JH Joint (Jan Klein, 1995)

24. EkspresistrukturdasarmolekulIgpadapermukaanselberasaldariempatrantaipolipeptida, dimanaduarantaiberatatauheavy chaindarikompleks gen Ighdanduarantairinganatau light chain darikompleks gen IgkdanIgl. • RantairingandarimolekulIg yang tertentuterdiri 2 rantai kappa atau 2 rantai lambda dantidakpernahsatudari kappa dansatudari lambda.

25. Diversitaslmunoglobulin • Adaduamekanisme yang mendasaridiversitasimunoglobulinyaitu: • Combinatorial diversificationdan • Junctional diversification, sepertihalnyadengandiversitas yang terdapatpadamolekul TCR (Jan Klein, 1995)

26. Combinatorial diversificationadalahdiversitas yang terjadikarenaadanyakombinasiacak (random) darisejumlahbesarsegmen V, D dan J dantidakadarestriksipadakombinasirantaiberatdenganrantairingan. Estimasidiversitas yang bisaterjadisebesar 10.000.000 kombinasi.

27. Junctional diversificationadalahdiversitas yang terjadikarenaduasegmen yang berurutandibawabersama-samasaatprosesrearrangement DNA. • Beberapanukleotidadisisipkan/insersiataudihilangkan/delesidiposisijunctional site, namunproses yang paling seringterjadiadalahdelesiatau intervening DNA padasaat joining.

28. Ringkasan • Semua tahapan proses dalam respon imun yang diawali dari proses pengenalan antigen sampai proses eliminasi terdapat suatu pengendalian yaitu dilakukan oleh sistem genetik • Komponen utama pengendali seperti gen MHC, gen TCR, gen Imunoglobulin telah diuraikan secara molekuler demikian pula ekspresi dan fungsi biologiknya.

29. Keterpaduan interaksi dari komponen imunogenetik terhadap suatu penyebab kejadian sakit, akan memberikan pemberdayaan imun berupa hasil yang maksimal dengan tereliminasinya antigen/penyebabnya dan terhindarnya suatu kejadian sakit pada hospes.