HLA

Det finnes to hovedtyper HLA-molekyler: HLA klasse I-molekyler og HLA klasse II-molekyler. Genene som gir opphav til disse molekylene, finnes tilsvarende i MHC-genkompleksets klasse I og klasse II regioner. I tillegg har mange andre molekyler med ulike funksjoner i immunresponser, også opphav i MHC-genkomplekset.

HLA-molekylenes biologiske funksjon er å binde proteinfragmenter (peptider) inne i cellene, transportere disse peptidene til celleoverflaten og vise dem frem til T-lymfocyttene. På denne måten kan T-lymfocyttene overvåke om en celle blir infisert ved at de oppdager fremmede proteiner fra virus og bakterier som finnes inne i cellene. I tillegg kan «antigenpresenterende celler» (makrofager, dendrittiske celler og B-celler) aktivt ta inn virus og bakterier som finnes utenfor cellene (ekstracellulært) for å aktivere T-lymfocytter til å ta del i immunresponser mot disse patogenene.

HLA klasse I-molekylene presenterer peptider til T-lymfocytter med CD8⁺-molekyler på overflaten (drapsceller), mens HLA klasse II-molekyler presenterer peptider til lymfocytter med CD4⁺-molekyler på overflaten (hjelperceller). HLA-molekylene består av to proteinkjeder (HLA klasse I: en α-kjede og et β2-mikroglobulin molekyl; HLA-klasse II: en α- og en β-kjede). Ytterst danner HLA-molekylene en grop, der molekylene kan binde peptider. HLA klasse I-molekylene, som omfatter HLA-A, HLA-B og HLA-C, har som oppgave å presentere peptider fra proteiner som blir produsert i cellens cytoplasma. Dette skjer ved at peptider som dannes ved nedbrytning av proteiner i cytoplasma, blir pumpet inn i endoplasmatisk retikulum. Der blir peptidene bundet til gropen på HLA klasse I-molekylene, som deretter transporterer peptidene ut på celleoverflaten slik at de blir vist frem til reseptoren på CD8⁺T-lymfocytter.

HLA klasse II-molekyler, som omfatter HLA-DR, HLA-DQ og HLA-DP, har som oppgave å presentere peptider fra proteiner som blir tatt opp i cellen ved endocytose. Når HLA klasse II-molekylene blir syntetisert i endoplasmatisk retikulum, binder de seg til et spesielt protein, invariant (Ii)-kjede. Ii-kjeden har to oppgaver. Den ene er å blokkere den peptidbindende gropen til HLA klasse II-molekylene, slik at gropen ikke blir fylt av peptider i endoplasmatisk retikulum. Den andre oppgaven er å transportere HLA klasse II-molekyler til endosomet, der HLA klasse II-molekylene «møter» materiale som er blitt tatt opp ved endocytose.

Når innholdet i endosomet blir surere (lavere pH), aktiveres nedbrytningsenzymer slik at både Ii-kjeden og endocyterte proteiner blir brutt ned til peptider. Dette gjør at HLA klasse II-gropen blir frigjort og kan binde endocyterte peptider. Såkalte HLA-DM-molekyler hjelper til med å tømme Ii-peptider fra gropen til HLA klasse II-molekylene, og til å laste opp gropen med peptider som stammer fra endocyterte proteiner. Når et peptid er bundet til gropen på HLA klasse II-molekylene, går de ut på celleoverflaten og viser frem peptidene til reseptoren på CD4⁺T-lymfocytter.

HLA-molekylene er kodet av gener som ligger tett sammen i MHC-genkomplekset på den korte arm av kromosom nr. 6.

En karakteristisk egenskap hos HLA (MHC)-systemet er at det finnes svært mange genetisk bestemte varianter av HLA-molekyler. Det er nå påvist mer enn 8000 ulike alternative (alleliske) varianter av HLA-molekyler. Dette gjør at ulike HLA-molekyler kan binde peptider med ulik struktur. Mangfoldet av HLA (MHC)-molekyler øker sannsynlighetene for at det alltid skal finnes noen individer som skal kunne kan presentere fremmede proteiner til T-lymfocytter. Dermed kan ikke smittestoffene «lure seg unna» ved å utvikle proteiner som ikke bindes til HLA-molekyler. Dermed oppnår man en risikospredning, slik at noen individer innen en art vil overleve uansett hvilke epidemier som skulle oppstå.

Transplantasjoner mellom individer med forskjellige HLA-typer, gjør at T-lymfocytter hos mottaker (det vil si pasienten) gjenkjenner «fremmede» HLA-molekyler på overflaten på de transplanterte cellene og dermed starter en avstøtningsreaksjon. For å redusere risikoen for at celler og organ skal bli avstøtt, tilstreber man transplantasjon mellom individer med mest mulig lik HLA-type. Før transplantasjon må man derfor bestemme HLA-typen til giver og mottaker (se HLA-typing).