T Cell Receptor (TCR) Dr. HARIS BUDI WIDODO

Salah satu karakteristik dari sel limfosit T adalah ekspresi T cell Receptor (TCR) yaitu suatu molekul glikoprotein yang mampu melakukan binding dengan antigen dan molekul MHC secara spesifik.

Molekul TCR dapat melakukan proses seleksi yang positip maupun negatip karena kedua proses tersebut tergantung dari hasil proses pengenalan spesifik terhadap antigen yang dilakukan oIeh MHC.

Genetika Molekuler TCR Molekul TCR pada manusia dikendalikan oleh tiga kompleks gen yaitu TCRa, TCRb dan TCRg. Kompleks gen yang mengendalikan TCRa terdapat pada kromosom nomer 14; sedangkan TCRb dikendalikan oleh gen pada lengan panjang (7q3.1) kromosom nomer 7 dan TCRg oleh gen pada lengan pendek (7p1.2) kromosom nomer 7.

Lokasi gen dari kompleks TCR (Jan Klein,1995)

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.

Tiap gen V terdiri dari dua exons dipisahkan oleh satu intron 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.

Peta segmen TCR

Perkembangan selanjutnya telah ditemukan TCR pada manusia dan dikendalikan oleh gen kromosom nomer 14 berdekatan dengan lokus/gen V dan cluster JC (Jan Klein, 1995).

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.

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.

Diagram skematik molekul TCR 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

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.

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)

Kejadian biologik Setelah proses kooperasi kompleks trimolekuler adalah proses aktivasi dari sel limfosit T yang meliputi lima (5) tahapan utama yang saling berhubungan yaitu: Proses awal isyarat transduksi Aktivasi transkripsi dari berbagai gen Ekspresi molekul asesori Sekresi dari sitokin Aktivitas induksi mitosis

Proses awal isyarat transduksi melalui empat (4) langkah : tyrosine phosphorylation dari membran dan protein sitoplasma, hidrolisis inositol phospholipid pada plasma membran, kenaikan konsentrasi Calcium dalam sitoplasma, kenaikan aktivitas protein kinase C.

Setelah proses isyarat transduksi,terjadi proses aktivasi transkripsi dari gen yang terbagi menjadi 3 (tiga) kategori berdasarkan waktu aktivasi yaitu: immediate, early late. Transkripsi yang immediate terjadi tanpa didahului sintesis protein, sedangkan transkripsi yang early dan late memerlukan tahapan sintesis protein lebih dahulu terjadi.

Namun ada pula proses transkripsi gen yang terbagi dalam kategori berdasarkan fungsi dari produk dari gen (protein) yaitu: cellulerproto oncogens/transcription factor genes, cytokine gene, cytokine receptor genes.

Setelah terjadinya proses/akivitas induksi mitosis sebagai tahap terakhir aktivasi sel limfosit T, maka proses eliminasi antigen terjadi dalam waktu singkat baik melalui jalur imunitas humoral dan atau imunitas seluler.

Genetika Molekuler Imunoglobulin Terdapat tiga (3) kompleks gen yang mengendalikan molekul immunoglobulin pada manusia: yaitu Igh (heavy) Igk (kappa), dan Igl (lambda), namun lokasinya dalam kromosom berbeda. Igh terletak pada kromosom 14 pada posisi 14q32; Igk pada kromosom 2 pada posisi 2p12 dan Igl pada kromosom 22 pada posisi 22q11. Igh letaknya pada kromosom yang sama dengan TCR namun berbeda posisi.

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

Tiap kompleks lg terdiri dari tiga (3) atau empat (4) regio yaitu V, D, J dan C. Pada regio Igh-V terdapat paling sedikit 100 gen V, 50 segmen untuk region D dan 9 segmen untuk regio J, serta 11 segmen untuk regio C. Pada kompleks Igk regio V mempunyai lebih dari 70 segmen yang tersebar paling sedikit 900 kb DNA pada kromosom nomer 2, sedang pada regio J ada 5 segmen dan satu segmen untuk regio C. Pada kompleks Igl terdapat 30 segmen untuk regio V, sedangkan pada region J dan C masing-masing terdapat 4 atau 5 segmen.

Struktur dasar dari kompleks Ig sangat mirip dengan kompleks TCR, demikian pula dalam rearrangement DNA terjadi kemiripan proses, misalnya untuk mempersiapkan ekspresi dari segmen Igh maka satu segmen D dipindahkan ke segmen J dan satu segmen gen VH dipindahkan ke segmen berikutnya yaitu pada D-JH Joint (Jan Klein, 1995)

Ekspresi struktur dasar molekul Ig pada permukaan sel berasal dari empat rantai polipeptida, dimana dua rantai berat atau heavy chain dari kompleks gen Igh dan dua rantai ringan atau light chain dari kompleks gen Igk dan Igl. Rantai ringan dari molekul Ig yang tertentu terdiri 2 rantai kappa atau 2 rantai lambda dan tidak pernah satu dari kappa dan satu dari lambda.

Diversitas lmunoglobulin Ada dua mekanisme yang mendasari diversitas imunoglobulin yaitu: Combinatorial diversification dan Junctional diversification, seperti halnya dengan diversitas yang terdapat pada molekul TCR (Jan Klein, 1995)

Combinatorial diversification adalah diversitas yang terjadi karena adanya kombinasi acak (random) dari sejumlah besar segmen V, D dan J dan tidak ada restriksi pada kombinasi rantai berat dengan rantai ringan. Estimasi diversitas yang bisa terjadi sebesar 10.000.000 kombinasi.

Junctional diversification adalah diversitas yang terjadi karena dua segmen yang berurutan dibawa bersama-sama saat proses rearrangement DNA. Beberapa nukleotida disisipkan/insersi atau dihilangkan/delesi di posisi junctional site, namun proses yang paling sering terjadi adalah delesi atau intervening DNA pada saat joining.

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.

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.