免疫學主要組織相容性復合物優(yōu)秀課件

免疫學主要組織相容性復合物第1頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三基本概念MHC抗原的結(jié)構(gòu)和功能MHC抗原基因多態(tài)性及結(jié)構(gòu)MHC的檢測原理和應用第2頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三基本概念主要組織相容性復合物或稱復合體(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)是表達于脊椎動物有核細胞表面的一類有高度多態(tài)性、含有多個基因座位并緊密連鎖的基因群，其表達產(chǎn)物是主要組織相容性抗原。第3頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三組織相容性(histocompatibility)是指個體之間進行組織器官移植時，受體和供體雙方相互接受的程度(相容或排斥)。排斥反應本質(zhì)上是一種免疫反應(移植應答)，它是由組織表面的同種異型抗原誘導的。這種代表個體特異性的同種抗原稱為組織相容性抗原(histocompatibilityantigen)或移植抗原(transplantationantigen)。第4頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三抗原系統(tǒng)多達20種以上，各組份所起作用強弱存在差異，其中能引起強而快的排斥反應的抗原稱為主要組織相容性抗原(majorhistocompatibilityantigen)，其編碼的基因是一組緊密連鎖的基因群就稱為MHC。而引起慢而弱的排斥反應的抗原稱為次要組織相容性系統(tǒng)(minorhistocompatibilityantigen)，編碼的基因群就稱為mHC。第5頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三Jackson實驗室的GeorgeSnell(喬治斯涅耳)等在1948年首先發(fā)現(xiàn)小鼠組織相容性抗原-2(histocompatibilityantigen-2)即H-2。JeanDausset(簡多塞)于1950年首先發(fā)現(xiàn)(1959年發(fā)表)，腎移植后出現(xiàn)排斥反應的患者以及多次輸血的患者血清中含有能與供者白細胞發(fā)生反應的抗體。抗體針對的抗原即人類主要組織相溶性抗原。第6頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三人類主要組織相溶性抗原首先在白細胞表面被發(fā)現(xiàn)且含量最高，所以就稱為人類白細胞抗原(humanleukocyteantigen,HLA)，編碼HLA的基因群稱為HLA復合物，即人類MHC。第7頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三Baruj

Benacerraf(巴魯赫貝納塞拉夫)于1963年發(fā)現(xiàn)控制機體免疫應答能力與調(diào)節(jié)功能的基因(immuneresponsegene,Irgene)也存在于MHC內(nèi)。因此，MHC不僅與移植排斥反應有關(guān)，也廣泛參與免疫應答的誘導與調(diào)節(jié)。他們?nèi)艘驗閷HC的研究共獲1980年諾貝爾獎。1974年Doherty,Zinkernagel發(fā)現(xiàn)T細胞MHC限制性，獲1996年NobelPrice。第8頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三ClarenceLittle(克拉倫斯利特爾)和ErnestTyzzer(歐內(nèi)斯特泰瑞)發(fā)現(xiàn)在同一株系小鼠間進行腫瘤移植不會產(chǎn)生排斥現(xiàn)象，但不同株系間的移植則會發(fā)生排斥反應。他們的研究發(fā)現(xiàn)幾個顯性的基因決定了腫瘤移植后是否產(chǎn)生排斥反應。第9頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三36年P(guān).A.Gorer等在鑒定近交系小鼠血型抗原時發(fā)現(xiàn)4組紅細胞抗原，命名為抗原Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。48年GeorgeSnell將抗原Ⅱ陽性與Ⅱ陰性小鼠進行雜交，用相應的抗體檢出子一代二組小鼠：抗原Ⅱ陽性與抗原Ⅱ陰性。再將抗原Ⅱ陽性小鼠中生長的腫瘤移植到這二組雜交子一代中，他發(fā)現(xiàn)移植到抗原Ⅱ陰性小鼠中的腫瘤受到排斥而被分解破壞。這說明抗原Ⅱ是引起受體排斥的抗原，即組織相容性抗原，故被稱為H-2。第10頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三70年代后期，人們真正認識到MHC在免疫應答中的重要作用。當時發(fā)現(xiàn)抗原特異性T細胞不識別游離狀態(tài)或溶解狀態(tài)的抗原，而只識別和MHC產(chǎn)物非共價結(jié)合的抗原的某一部分，而MHC也不是以分泌形式存在，而是結(jié)合在某些細胞膜上，這些細胞就是抗原遞呈細胞(APC)。第11頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三現(xiàn)在已知道MHC分子是T細胞所識別的配基的組成部分。MHC有不同類型的產(chǎn)物，其中I類和II類MHC分子，具有抗原提呈功能，直接涉及T細胞的激活和分化?？乖呛虸類還是II類結(jié)合，決定了被激活的T細胞種類(T8或T4)，也因此出現(xiàn)不同性質(zhì)的免疫應答，參與調(diào)控特異性免疫應答。第12頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第13頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第14頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第15頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第17頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第18頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第19頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第20頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC抗原的結(jié)構(gòu)和功能MHC-I類和II類抗原在結(jié)構(gòu)、組織分布和功能上各有特點。I類分子由重鏈(α鏈)和β2m組成，分布于所有有核細胞表面。II類分子由α鏈和β鏈組成，僅表達于淋巴樣組織中的各種細胞表面，如APC細胞、B細胞、胸腺上皮細胞和人的活化T細胞。第21頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC-I類抗原鏈(重鏈)HLA的Mr為4.4104，H-2的Mr4.7104；HLA有一個寡糖基連接位點，H-2有二個；鏈有五個結(jié)構(gòu)域：1、2、3、跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)。第22頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三鏈Mr為1.2104，99aa，30%以上序列與Ig的恒定區(qū)相似，是免球蛋白超家族(Igsuper-family)成員之一。由非MHC基因編碼。由于分子量較小，在血清電泳中位置處于2區(qū)域，所以又稱為2微球蛋白(2-microglobulin,2m)。第23頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第24頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC-I類抗原的四個功能區(qū)肽結(jié)合區(qū)、Ig樣區(qū)、跨膜區(qū)和胞質(zhì)區(qū)。肽結(jié)合區(qū)位于胞外N端，由1、2共同組成一個25?(長)×10?(寬)×11?(高)的抗原肽結(jié)合槽，能結(jié)合10個左右的氨基酸殘基肽。第25頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三結(jié)合槽的底由8條反向平行的折疊片層構(gòu)成的平臺，支撐著2個平行的螺旋，成為結(jié)合槽的壁。其中每4個折疊片層和1個螺旋由1或2結(jié)構(gòu)域氨基酸折疊形成。第26頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三由于MHC-I類分子的結(jié)合槽很小，所以抗原大分子必需經(jīng)過剪切加工處理成9-11肽才能與之結(jié)合，二者結(jié)合后形成特殊的表位，才能被CD8TCR識別，并與TCR的CDR3結(jié)合，而結(jié)合槽的二邊的螺旋與TCR的CDR1、CDR2結(jié)合。第27頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三HumanHLAMHCClassIStructure第28頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三PeptideinteractionswithanMHCclassImolecule第29頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三Ig樣區(qū)由重鏈3和2m組成，在MHC-I類中，這是一個高度保守的區(qū)域，與Ig恒定區(qū)同源，故名。2m與1、2、3相互作用，對維持MHC-I類分子的結(jié)構(gòu)有重要作用，而3含有CD8的結(jié)合位點，這與細胞毒作用有關(guān)。第30頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三ModelofCD8,ClassIandPeptideInteraction第31頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第32頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC-II類抗原由、二條結(jié)構(gòu)相似的多肽鏈以共價結(jié)合形式組成。較重，有二個N連接糖基，鏈只有一個。與MHC-I相同，MHC-II類分子也可分為四個功能區(qū)，并功能也相似。第33頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第34頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第35頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三肽結(jié)合區(qū)：由、二條肽鏈的1、1共同構(gòu)成，空間結(jié)構(gòu)也相同，1、1各形成4條反向平行折疊和螺旋共同構(gòu)成結(jié)合槽，由于二端是開放的，所以可結(jié)合10－30個氨基酸殘基的肽段。第36頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三Ig樣區(qū)：識別并結(jié)合的功能，MHC-II類分子具有與CD4Th細胞結(jié)合并遞呈抗原信號的限制性，發(fā)揮不同于MHC-I的免疫應答過程。第37頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第38頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三HumanHLAMHCClassIIStructure第39頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三PeptideinteractionswithanMHCclassIImolecule第40頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三ModelofCD4,T-cellReceptor,ClassIIandPeptideInteraction第41頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC分子與抗原肽的相互作用肽與MHC分子結(jié)合槽的結(jié)合是非共價結(jié)合，結(jié)合和解離的速度均很慢，所以一旦兩者結(jié)合后，能保證與T細胞的作用。不同的肽可與同一MHC結(jié)合而形成不同的表位，再與不同的T細胞TCR結(jié)合。由于二類MHC分子在結(jié)構(gòu)上的差異，所以與之相結(jié)合的肽也各有自己的特點。第42頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三1/2二端是關(guān)閉的

ClassImoleculesClassIImolecules肽結(jié)合區(qū)1/1肽結(jié)合槽特性二端是開放的肽的大小9－11個氨基酸殘基10－30個氨基酸殘基錨定殘基錨定殘基位于肽的二個未端；通常是由疏水性的羧基未端錨定錨定殘基沿肽全長分布結(jié)合肽的特性肽的二端與MHC分子結(jié)合槽相互作用，而中間拱起連續(xù)地結(jié)合在結(jié)合槽底部PeptideBindingbyClassIandClassIIMHCMolecules第43頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三與MHC分子結(jié)合的錨定位點第44頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三ConformationsofpeptidesbindingtoclassIMHCmolecules第45頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第46頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第47頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第48頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第49頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三CD8Tc和MHC-I的連接遞呈抗原信息peptide第50頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第51頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第52頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三CD4Th和MHC-II的連接遞呈抗原信息peptide第53頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第54頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC的遺傳及結(jié)構(gòu)人類的HLA位于第6號染色體的短臂上，2m基因位于第15號染色體上長臂上小鼠H-2位于第17號染色體短臂上，2m基因位于第2號染色體上MHC基因在同一染色體上，所以它們是連鎖的第55頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC的遺傳和多態(tài)性單元型遺傳單倍(元)型(haplotype)指MHC不同座位等位基因在一條染色體上的特定組合。MHC是以單倍型遺傳的。MHC的遺傳特點第56頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三在遺傳過程中MHC單元型作為一個完整的遺傳單位由親代傳給子代，即單元型遺傳。因此子代的MHC單元型一個來自父親，一個來自母親，所以親代與子代之間則必然有一個單元型相同，也只能有一個單元型相同。這一遺傳特點可用于器官移植時供者的選擇及法醫(yī)學的親子鑒定。第57頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三根據(jù)概率，同胞之間MHC單元型型別只會出現(xiàn)下列三種可能性：兩個單元型完全相同的機率為25%；兩個單元型完全不同的機率為25%；有一個單元型相同的機率為50%第58頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第59頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第60頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第61頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三共顯性(codominance)一對等位基因的兩個成員在雜合體中都表達的遺傳現(xiàn)象。HLA各等位基因是共顯性，所以在同一細胞表面可有多種MHC分子表達。第62頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三連鎖不平衡(linkagedisequilbrium)指在某一群體中，分屬兩個或兩個以上基因座位的等位基因，同時出現(xiàn)在一條染色體上的頻率與預期的隨機頻率之間存在明顯差異的現(xiàn)象。連鎖的基因不是隨機組合在一起，而是某些基因比其它基因更多或更少地連鎖在一起，從而出現(xiàn)連鎖不平衡。在HLA復合體中已發(fā)現(xiàn)有50對以上等位基因顯示連鎖不平衡。第63頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC的高度多態(tài)性多態(tài)性(polymorphism)指一個基因座位(genelocus)上存在多個等位基因(allele)。就某一個體基因座位而言，最多只能有兩個等位基因，分別來自父母方的同源染色體上。因而，MHC多態(tài)性指的是一個群體概念，即群體中不同個體在等位基因擁有狀態(tài)上存在差別。第64頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三HLA是人類中多態(tài)性最豐富的基因系統(tǒng)，由于HLA的高度多態(tài)性，所以個體之間存在HLA的差異。根據(jù)目前已知的各座位上等位基因總數(shù)(約1038個)來估算單倍型可以在群體中表達高于3.8107個，個體表現(xiàn)型和基因型則更多(1012)，遠遠超過全世界總?cè)丝跀?shù)，因此，人群中除同卵雙生外，無關(guān)個體間HLA型別完全相同的可能性極小。這對器官移植找到合適的配型增加了很大的困難。第65頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC基因有三類：MHC-I，MHC-II和MHC-III，其中MHC-III是編碼補體C2、C4和B的基因，其它二類編碼MHC抗原分子。MHC多態(tài)性主要表現(xiàn)在I、II類基因，這與I、II類基因產(chǎn)物參與抗原肽遞呈有關(guān)。第66頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC多態(tài)性能使種群對各種病原體產(chǎn)生適應性免疫應答，應付多變的環(huán)境條件，以維持種群的穩(wěn)定性。MHC多態(tài)性的形成也正是自然界抗原多樣性長期選擇的結(jié)果。MHC高度多態(tài)性對維持種群的生存具有重要的生物學意義。第67頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC的基因結(jié)構(gòu)小鼠H-2基因結(jié)構(gòu)小鼠H-2基因由四個主要區(qū)(region)

即K區(qū)、I區(qū)、S區(qū)、D區(qū)組成。有的區(qū)還可分為亞區(qū)(subregion)，如I區(qū)可分為I-A和I-E二個亞區(qū)。第68頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三每個區(qū)或亞區(qū)內(nèi)至少包括一個基因座位(genelocus)K區(qū)基因稱為H-2K座D區(qū)至少含有二個座，即H-2D座和H-2L座I-A亞區(qū)含有A和A二個座，I-E亞區(qū)含E和E二個座S區(qū)含有6個座第69頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三H-2基因復合體結(jié)構(gòu)示意圖A和E均有和基因座位D區(qū)有D和L二個基因座位第70頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三Ⅰ類基因:包括K、D區(qū)基因，其編碼的分子稱為Ⅰ類分子，即K、D和L分子Ⅱ類基因:I區(qū)各基因，免疫應答基因(immuneresponsegene,Ir基因)，其編碼的分子稱I區(qū)相關(guān)抗原(I-regionassociatedantigen,Ia)，即Ⅱ類分子Ⅲ類因:S區(qū)各基因，其編碼的分子稱為Ⅲ類分子，包括補體成分(C4和B因子等)、性限制蛋白(sex-limitedprotein,

SIP)以及TNF等因子第71頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三人類的HLA基因第72頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三人類的HLA基因第73頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第74頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第75頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三HLA基因復合體結(jié)構(gòu)示意圖HLA-DP亞區(qū)HLA-DQ亞區(qū)HLA-DR亞區(qū)第76頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三I類樣基因,編碼MHC-IB分子假基因未知有表達產(chǎn)物第77頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三552125111221625862HLA-I中，B座位基因最具多態(tài)性在HLA-II中，DR

座位最具多態(tài)性MHC的高度多態(tài)性第78頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三MHC的生物學功能遺傳調(diào)控抗原遞呈第79頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第80頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三第81頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三（參與母胎免疫）第82頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三V.MHC的檢測原理及應用HLA抗原特異性的鑒定檢測稱為分型，因為HLA基因是共顯性的，所以知道其表型，也就知道其基因型。當然也可通過DNA的分型而獲知其抗原特異性。HLA的檢測原理第83頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三表型分析常有二種方法血清學分型法主要能鑒定HLA-A、B、C、DR、DQ系列抗原，這類抗原稱為SD抗原(serologicallydefinedantigen)，采用國際上公認的“補體依賴細胞毒”法。細胞分型法主要是對HLA-D、DP系列抗原的鑒定，這類抗原稱為LD抗原(lymphocytedefinedantigen)。采用混合淋巴細胞培養(yǎng)(mixedlymphocyteculture,MLC)方法。第84頁，共93頁，2023年，2月20日，星期三DNA分型的方法