免疫學MHC及抗原呈遞課件

主要組織相容性抗原系統(tǒng)及抗原呈遞第五篇第1頁TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1980fortheirdiscoveriesconcerninggeneticallydeterminedstructuresonthecellsurfacethatregulateimmunologicalreactions"第一節(jié)、概述BarujBenacerraf

1/3oftheprizeUSAHarvardMedicalSchool

Boston,MA,USAb.1920

(inCaracas,Venezuela)JeanDausset

1/3oftheprizeFranceUniversitydeParis,LaboratoireParis,Franceb.1916GeorgeD.Snell

1/3oftheprizeUSAJacksonLaboratory

BarHarbor,ME,USAb.1903d.1996第2頁主要組織相容性抗原系統(tǒng)發(fā)覺：第3頁一、組織相容性抗原(histocompatibilityantigen)代表個體特異性引發(fā)排斥反應同種異型抗原，叫～，也稱移植抗原。二、主要組織相容性抗原系統(tǒng)(majorhistocompatibilityantigensystem,MHS)在眾多組織相容性抗原系統(tǒng)中，能引發(fā)強烈而迅速排斥反應抗原系統(tǒng)，稱為～，也叫主要組織相容性系統(tǒng)（majorhistocompatibilitysystem,MHS)。第4頁三、主要組織相容性復合體(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)編碼MHS基因在同一染色體上呈一組緊密連鎖且具有高度多態(tài)性基因群，將這一連鎖群統(tǒng)稱為～。

四、人類白細胞抗原(humanleukocyteantigen,HLA)

人類主要組織相容性抗原系統(tǒng)。編碼該抗原基因也稱HLA。第5頁不一樣物種動物中MHS名稱不一樣第6頁第二節(jié)、MHC基因及其編碼分子一、MHC基因分類及其多樣性：（一）人和小鼠MHC復合體中基因座第7頁HLA復合體及其編碼產(chǎn)物HLA復合體位于6號染色體短臂上，其分布范圍大約3600~4000kb，具有最少10個基因位點；根據(jù)基因和編碼產(chǎn)物構(gòu)造和功能不一樣，將HLA復合體分為三個區(qū)域，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類基因區(qū)。第Ⅰ和Ⅱ區(qū)內(nèi)多態(tài)基因分別編碼HLA-Ⅰ和HLA-Ⅱ分子。第Ⅲ區(qū)內(nèi)基因僅有少數(shù)與免疫功能有關，其多編碼血清補體成份和其他血清蛋白，參與免疫應答不一樣階段。第8頁8個MHC-Ⅰ基因，即HLA-A、-B、-C、-E、-F、-G、MIC-A(MHCclassⅠchain-related）和MIC-B，散布于某些非免疫有關基因之間。HLA-A、B和C是典型Ⅰ類MHC基因，又稱MHC-Ⅰa基因。它們具有顯著多態(tài)性，并且體現(xiàn)于幾乎所有有核細胞表面。（二）MHC－Ⅰ類分子分類、構(gòu)造和分布1、分類：第9頁HLA-E、-G和-F屬于非典型MHC基因，又稱MHC-Ⅰb基因。

作為HLA-Ⅰ類分子重鏈，與15號染色體上β2微球蛋白基因編碼產(chǎn)物，通過非共價鍵結(jié)合后，成為HLA-Ⅰ類抗原。第10頁HLA-Ⅰ類分子三維空間構(gòu)型圖第11頁2.構(gòu)造：二條多肽鏈(非共價鍵連接糖蛋白,Ig超家族組員)：

◆

鏈（重鏈）：340個氨基酸殘基，分子量44kDa，MHC-Ⅰ類基因編碼，具有高度多態(tài)性。

胞外區(qū)---

1、

2功能區(qū)，抗原結(jié)合部位；是分子多態(tài)性基礎。

3功能區(qū)，組成Ig樣折疊，CD8分子結(jié)合部位；

跨膜區(qū):

3構(gòu)造域C端側(cè)有一段較短連接區(qū)。胞內(nèi)區(qū)：約含30個氨基酸殘基。第12頁◆

2-微球蛋白（

2m）：含99個氨基酸殘基，分子量12kDa，由15號染色體基因編碼。與MHC－I類分子抗原性無關，也不直接參與和抗原肽段結(jié)合，對于該分子重鏈在細胞膜表面體現(xiàn)以及執(zhí)行其正常生理功能是必須。第13頁板書第14頁第15頁3、HLA-Ⅰ類分子分布：

分布：有核細胞(含血小板和網(wǎng)織紅細胞)表面。

存在形式：

膜結(jié)合：不一樣組織細胞體現(xiàn)Ⅰ類分子量不一樣，如：淋巴細胞(最多)，腎、肝臟及心臟(其次)，神經(jīng)組織(很少)。

可溶性：存在于血清、初乳和尿液等體液中。

第16頁Ⅱ類基因區(qū)共包括9個免疫有關基因座：包括HLA-DP、DN、DM(DO)、DQ和DR等5個基因家族，每個家族包括A和B兩類基因座，分別編碼HLA-IIa和b鏈。來自同一種HLA-D家族MHC-IIa和b鏈組成膜表面MHC-II分子，不一樣家族a和b鏈不能配對。第II區(qū)內(nèi)其他免疫有關基因：抗原加工提呈有關基因抗原肽轉(zhuǎn)移物基因（TAP1、TAP2）；巨大多功能蛋白酶體基因（LMP）。（三）MHC－II類分子分類、構(gòu)造和分布第17頁

B2B1ABBB2B3B1

B1B2B3B4B5A2A1A

A2A1ADPDNDODQDR人HLA復合體基因在染色體上分布第18頁HLA－Ⅱ類分子三維構(gòu)型圖第19頁

2.構(gòu)造：兩條異質(zhì)多肽鏈(非共價鍵連接糖蛋白，Ig超家族組員)：

鏈：

1和

2功能區(qū)

鏈：

1和

2功能區(qū)肽結(jié)合區(qū)：

1和

1---抗原肽結(jié)合部位，決定Ⅱ類分子多態(tài)性；免疫球蛋白樣區(qū)：

2和

2構(gòu)造域與免疫球蛋白Cg3和Cm4相同，具有非多態(tài)性。

2

---CD4分子結(jié)合部位?？缒^(qū)：

2和

2構(gòu)造域C端側(cè)各有一種短連接區(qū)。胞漿區(qū)：第20頁第21頁第22頁3、分布：

（1）APC---B細胞、單核/巨噬細胞、樹突狀細胞；（2）激活T細胞，精子和血管內(nèi)皮細胞。

第23頁I類抗原分子II類抗原分子肽結(jié)合區(qū)：結(jié)合多肽免疫球蛋白樣區(qū)：結(jié)合CD4或CD8跨膜區(qū)：錨定在細胞膜上胞內(nèi)區(qū)：信號傳遞小結(jié)：第24頁第25頁組織MHCI類分子MHCII類分子T細胞B細胞巨噬細胞其他抗原提呈細胞胸腺上皮細胞中性粒細胞肝細胞腎臟細胞腦細胞紅細胞+++++++++++++++++++-+/-+++++++++++-----HLA-Ⅰ、Ⅱ類抗原分布第26頁（四）HLA復合體遺傳特性：

1、多態(tài)性：

第27頁2）HLA多態(tài)性原因：HLA復合體每一種位點均存在為數(shù)眾多復等位基因，這是HLA高度多態(tài)性主要原因。復等位基因：位于一對同源染色體上對應位置一對基因稱為等位基因。在群體中占據(jù)某同源染色體同一座位兩個以上、決定同一性狀基因。第28頁2、共顯性（codominance):HLA復合體中每一種等位基因均為共顯性，從而大大增加了人群中HLA表形多樣性。

共顯性：一對等位基因同為顯性基因。第29頁3、HLA復合體遺傳特性1）單元型（haplotypes）遺傳方式

單元型：同一條染色體上緊密相連基因組合。HLA單元型：同一條染色體上不一樣HLA基因組合。

基因型：HLA基因在體細胞兩條染色體上組合稱為基因型。

表型：某一種體HLA抗原特異性型別稱為表型。第30頁2）共顯性：一對等位基因兩個組員在雜合體中都體現(xiàn)遺傳現(xiàn)象。3）連鎖不平衡：基因頻率：是指群體中攜帶某一等位基因個體數(shù)目與攜帶該基因座位各等位基因個體數(shù)目總和百分比。連鎖平衡：假設兩個基因座兩個等位基因，其頻率分別是p1和p2，若它們之間重組是隨機，其聯(lián)合頻率，即單元型頻率h是p1Xp2，這樣成果即為連鎖平衡。第31頁第32頁第三節(jié)、HLA-Ⅰ、Ⅱ類抗原主要功能一、MHC在抗原呈遞中作用外來抗原被抗原呈遞細胞攝取和處理后，必須與MHC-Ⅰ、Ⅱ類分子肽結(jié)合區(qū)結(jié)合形成抗原肽－MHC分子復合體，該復合體經(jīng)轉(zhuǎn)運體現(xiàn)于抗原呈遞細胞表面，才能被對應淋巴細胞識別，從而啟動免疫應答反應。第33頁第34頁（一）MHC－I類分子呈遞抗原三個階段、一種場所三個階段：抗原肽段產(chǎn)生、肽段轉(zhuǎn)運到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、肽段與MHC－I類分子結(jié)合和體現(xiàn)。一種場所：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。第35頁第36頁1、內(nèi)源性抗原肽段產(chǎn)生（1）多肽泛素化（Ubiquitination）E1、E2、E3激活泛素分子泛素分子與多肽形成多聚泛素－多肽鏈復合物。使多肽去折疊，穩(wěn)定性減少，更易被蛋白酶體水解。另外，提供了蛋白酶體識別結(jié)合部位。（2）蛋白酶體水解作用第37頁2、MHC－I類分子合成和組裝所需分子伴侶有：1）鈣聯(lián)接蛋白（Calnexin）：第一種分子伴侶，穩(wěn)定內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中尚未與b2m組裝MHC－I類分子重鏈。2）鈣網(wǎng)蛋白（Calreticulin）：鈣網(wǎng)蛋白取代鈣聯(lián)接蛋白與HLA－I類分子結(jié)合。3）ERp57：有也許MHC－I類分子重鏈內(nèi)二硫鍵形成有關。4）TAP有關糖蛋白（Tapasin）：I、通過跨膜區(qū)介導TAP和MHC－I類分子結(jié)合。II、與MHC－I類分子重鏈a3構(gòu)造域互相作用維持空載MHC－I類分子構(gòu)象穩(wěn)定性。第38頁III、維持空載MHC－I類分子肽結(jié)合溝槽開放狀態(tài)。IV、滯留未與TAP互相作用MHC－I類分子。第39頁2、MHC－I類分子合成和組裝

MHCI

鏈(新合成)

進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜

同鈣連接蛋白結(jié)合

同

2微球蛋白(

2M)結(jié)合

鈣連接蛋白分離,MHCI

-

2M異二聚體形成

與蛋白質(zhì)復合體(鈣網(wǎng)蛋白、tapasin和Erp57)結(jié)合第40頁第41頁3、抗原肽段轉(zhuǎn)運、結(jié)合和體現(xiàn)：所需分子：Hsp70家族，TAP1）Hsp70家族：Hsp70結(jié)合這些肽段，穩(wěn)定蛋白酶體切割后內(nèi)源性肽段，并將其送到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與TAP分子結(jié)合。2）TAP：（ATP－dependenttransporterassociatedwithantigenprocessing）屬于ATP結(jié)合盒式蛋白（ATP-bindingcassettetransporter,ABC）

轉(zhuǎn)運超家族。是MHC－I類分子抗原呈遞途徑中最主要分子伴侶，是ATP依賴抗原遞呈有關轉(zhuǎn)運蛋白。

TAP-1和TAP-2,成異二聚體，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜伴隨，可有效地將肽轉(zhuǎn)運至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。第42頁（二）MHC－II類分子呈遞抗原三個階段、一種場所三個階段：抗原肽段產(chǎn)生、肽段和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中組裝MHC－II類分子分別進入MHC－II類分子器室（MIIC）、肽段在MIIC中與MHC－II類分子結(jié)合和體現(xiàn)。一種場所：MHC－II類分子器室（MIIC）。第43頁1、外源性抗原肽段產(chǎn)生：外源性抗原（攝取內(nèi)化）

內(nèi)體,pH下降為酸性

同溶酶體融合成吞噬溶酶體(phagolysome),具有酸性蛋白酶

蛋白質(zhì)抗原被降解成小肽片段（在酸性內(nèi)體）

2、MHC－II類分子合成、裝配與轉(zhuǎn)運：

MHCII類分子a、b鏈合成后在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中在鈣聯(lián)接蛋白輔助下新合成異源二聚體

MHCII-Ii鏈(Invariantchain，Ii)復合物

離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)達到酸性內(nèi)體第44頁3、外源性抗原肽段和MHC－II類分子形成復合物Ii鏈可被酸性蛋白酶（如組織蛋白酶）切割

MHCII-CLIP復合物

與HLA-DM結(jié)合

CLIP釋放空出MHC－II類分子肽結(jié)合溝槽與14－20aa抗原肽段結(jié)合MHCII類分子-肽復合物（在酸性內(nèi)體）

細胞表面

TCR識別和同CD4分子結(jié)合（CD4T細胞）。第45頁第46頁

1、恒定鏈，Ii鏈：由三個亞單位組成，每個亞單位肽鏈一部分非共價鍵結(jié)合于一種MHCII類分子肽結(jié)合槽內(nèi)，以制止MHCII類分子與存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中肽或部分折疊蛋白結(jié)合。

2.CLIP（classII-associatedinvariantchainpeptide）：Ii鏈被切割后留下與MHCII分子結(jié)合短肽片段。MHCII類分子抗原呈遞途徑中分子伴侶：第47頁第48頁

3、HLA-DM分子：HLA-DM基因編碼分子。功能：

1）CLIP與肽段交換催化劑；

2）MHCII類分子分子伴侶；避免后者聚合、解離。3）MHCII類分子結(jié)合肽段編輯者；保持空載MHCII類分子構(gòu)型。4.酸性蛋白酶：

半胱氨酸蛋白酶，catherpsinsB、D、S和L

。第49頁第50頁（三）HLA其他功能1.參與免疫調(diào)整MHC-Ⅰ分子作為NK細胞表面受體分子KIR配體，發(fā)揮抑制或活化作用。2.參與T細胞發(fā)育和參與粘膜免疫MHC-Ⅰ或Ⅱ類分子通過胸腺中陰陽性選擇參與T細胞發(fā)育。3.其他非免疫學功能HFE與遺傳性血色素沉著癥有關。MHC與配偶選擇第51頁MHC-IexpressedonmembraneofmostnucleatedcellspresentpeptideAgstoTCcellsgeneregionscalledABCinhumans,KDinmiceproteinsHLA-A/B/Chumans,H-2K/D/Lmicenon-classicalMHC-I:E,F,G,etc.小結(jié)：第52頁MHC-IIexpressedonantigen-presentingcells(APC)i.e.Bcells,macrophages,dendriticcells(MHC-IandMHC-IIbothpresentpeptides,butonlycellswithMHC-IIarecalledAPC)PresentAgstoTHcellsgenes/proteinsDP,DQ,DRhumans,IA,IEmicenon-classicalMHC-II:codeforproteasomes,proteinsinvolvedinAgprocessing第53頁ThediversityandselectionofTCRlibraryTheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1996"fortheirdiscoveriesconcerningthespecificityofthecellmediatedimmunedefence"PeterC.Doherty

RolfM.ZinkernagelAustraliaSwitzerlandSt.JudeChildren'sResearchUniversityofZurich,InstituteHospital

ofExperimentalImmunology

Memphis,TN,USA

Zurich,Switzerlandb.1940b.1944

二、TCR識別抗原基礎－MHC限制性第54頁H－2kCBVTc殺傷H－2kTc不能殺傷H－2dZinkernagel-Dohertyphenomenon第55頁（一）制約免疫細胞間互相作用－MHC限制性

只有當體現(xiàn)有抗原肽－MHC復合物APC，與起始識別和反應作用T細胞表面所體現(xiàn)MHC分子相同步，二者才能彼此作用而啟動免疫應答過程。T細胞表面TCR在識別抗原肽過程中，其表面CD4/CD8分子必須同步識別APC上MHC-Ⅱ/Ⅰ類分子Ig樣區(qū)。CD4分子結(jié)合MHCII類分子CD8分子結(jié)合MHCI類分子二、TCR識別抗原基礎－MHC限制性第56頁T細胞能夠識別T細胞表面MHC單倍體型為MHCAAPC細胞表面MHC單倍體型為MHCA第57頁T細胞不能夠識別T細胞表面MHC單倍體型為MHCAAPC細胞表面MHC單倍體型為MHCB第58頁（二）TCR識別抗原機制兩種假說：1、雙識別假說：T細胞上存在兩種不一樣特異性TCR，一種識別APC上本身MHC分子，另一種識別APC上外來或本身抗原片斷。2、變化自我：體現(xiàn)在APC表面抗原肽段引發(fā)本身MHC分子變化，從而被TCR識別。第59頁第二種假說被證明第60頁TCR與MHC/抗原肽段互相作用第61頁TCR與MHC/抗原