免疫遺傳課件

上節(jié)課主要內(nèi)容回顧主要知識(shí)點(diǎn)噬菌體突變類型及篩選噬菌體的重組測(cè)驗(yàn)、互補(bǔ)測(cè)驗(yàn)及缺失作圖主要的概念：抑制因子敏感突變(sus)順?lè)醋拥谄哒旅庖哌z傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳

免疫遺傳學(xué)(Immunogenetics)：是免疫學(xué)和遺傳學(xué)相互滲透的一門學(xué)科，主要探討免疫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能(如抗原、免疫應(yīng)答、抗體的多樣性等)的遺傳基礎(chǔ)。血型遺傳器官移植親子鑒定分析遺傳差異哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳第一節(jié)抗原遺傳抗原(antigen):凡是能夠刺激機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體或效應(yīng)細(xì)胞，并且能夠和相應(yīng)的抗體或效應(yīng)細(xì)胞發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的物質(zhì)；高度專一性哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳多種血型系統(tǒng)受控于單一基因座控制基因多為共顯性一、血型抗原人類的紅細(xì)胞血型：26個(gè)血型系統(tǒng)已檢出的抗原超過(guò)400一個(gè)高頻組，一個(gè)低頻組哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳(一)、ABO血型系統(tǒng)

1900年奧地利維也納大學(xué)的KarlLandsteiner發(fā)現(xiàn)了人類紅細(xì)胞的同種凝集現(xiàn)象，隨之發(fā)現(xiàn)了人類第一個(gè)血型系—ABO血型系。哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳基因型血型紅細(xì)胞上抗原血清中抗體IAIA、IAiAA抗-BIBIB、IBiBB抗-AIAIBABA、B無(wú)抗-A,無(wú)抗-BiiO無(wú)抗-A,抗-B

凡紅細(xì)胞上具有A抗原者為A型,有B抗原者為B型,A抗原和B抗原都沒(méi)有者為O型,A抗原和B抗原都有者為AB型。ABO血型的分型原則哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳AAOOABABBBABO血型的抗原組成D-半乳糖N-乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖胺L-巖藻糖L-巖藻糖轉(zhuǎn)移酶N-乙酰半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶D-半乳糖轉(zhuǎn)移酶哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳A抗原H抗原B抗原N-乙酰半乳糖胺轉(zhuǎn)移酶D-半乳糖轉(zhuǎn)移酶IA基因IB基因前體物質(zhì)L-巖藻糖轉(zhuǎn)移酶H基因HH和Hh孟買型(hh)在漢族人中僅占十幾萬(wàn)分之一；一對(duì)夫婦，丈夫血型為孟買型，妻子為A型，他們的第一個(gè)孩子的血型也為孟買型，第二個(gè)孩子血型為O型，第三個(gè)孩子血型為B型，若他們?cè)偕粋€(gè)孩子，血型為B型的概率是；()A、0B、1/8C、1/4D、1/2哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳猴猴85%15%1.Rh血型系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)(Landsteiner和Wiener，1940)(二)、Rh血型系統(tǒng)Rh(+)哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳Rh抗原有C、c、D、E、e幾種，其中D抗原的活性最強(qiáng)，凡紅細(xì)胞膜上含有D抗原的，稱為Rh陽(yáng)性，不含D抗原的，稱為Rh陰性；在人類血清中不存在與Rh抗原起反應(yīng)的天然抗體；2.Rh血型系統(tǒng)的特點(diǎn)：遺傳控制：受控于1號(hào)染色體短臂上D和CE基因座。D基因產(chǎn)物為D抗原；CE基因的產(chǎn)物為C、c、E、e抗原，若D位點(diǎn)上一對(duì)等位基因均發(fā)生突變，則為Rh-，其余為Rh+。哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳3.Rh血型系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)上的重要意義：

①在輸血方面，給患者重復(fù)輸血時(shí)，即使輸以同一位供血者的血液，也應(yīng)做交叉配血試驗(yàn)；②在妊娠方面，與新生兒溶血有關(guān)；新生兒溶血：是由于胎兒與母親的抗原不相容，并不是母親或胎兒本身有異常；4.Rh新生兒溶血癥多見(jiàn)于Rh-(dd)母親的Rh+(Dd)胎兒哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳

Rh陰性血型在漢族人中僅占0.3%，在維吾爾族中占5%，在蒙古族中占1%。哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳(三)、Xg血型系統(tǒng)

控制Xg抗原的基因座位于X染色體短臂上，有兩個(gè)等位基因Xga和Xg，Xg抗原陽(yáng)性[Xg(a+)]由顯性基因Xga控制該血型遺傳符合伴性遺傳規(guī)律哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳組織相容性抗原(histocompatibilityantigen)：不同種屬或同種不同個(gè)體的組織移植到另一個(gè)在抗原組成上不相容的個(gè)體時(shí)，會(huì)引起免疫反應(yīng)，導(dǎo)致移植物被排斥，與這種排斥反應(yīng)有關(guān)的抗原便稱為組織相容性抗原或移植抗原，按功能分為主要組織相容性抗原和次要組織相容性抗原；主要組織相容性復(fù)合體(majorhistocompatibilitycomplex,MHC):是存在于脊椎動(dòng)物某一染色體上，編碼主要組織相容性抗原，調(diào)控細(xì)胞間相互識(shí)別，調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答的一組緊密連鎖的基因群；二、組織相容性抗原哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳各種動(dòng)物MHC的名稱

人的MHC——HLA復(fù)合體小鼠的MHC——H-2復(fù)合體大鼠的MHC——H-1復(fù)合體黑猩猩的MHC——chLA復(fù)合體雞的MHC——B復(fù)合體哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳

人類的主要組織相容性系統(tǒng)最早是在白細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)的，這些抗原主要集中在白細(xì)胞膜上，就稱為人類白細(xì)胞抗原(humanleucocyteantigen，HLA)各種動(dòng)物MHC的名稱

哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳(一)、

HLA復(fù)合體定位：6號(hào)染色體短臂，共有224個(gè)基因座位1.分類：

經(jīng)典：A、B、C

非典型：E、F、G等

經(jīng)典：DP、DQ、DR

非典型：DN、DM、DO等

C4、C2、B因子、TNF等Ⅰ類基因Ⅱ類基因

Ⅲ類基因：

編碼Ⅰ類抗原編碼Ⅱ類抗原編碼Ⅲ類抗原哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳(1).HLA-I類抗原

分布：分布在所有有核細(xì)胞、血小板及網(wǎng)織紅細(xì)胞表面，其中白細(xì)胞、淋巴細(xì)胞表面最多；

主要功能：為細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞提供自身抗原，參與細(xì)胞免疫；(2).HLA-II類抗原分布：B細(xì)胞、活化的T細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、精子、血管內(nèi)皮細(xì)胞、胸腺上皮細(xì)胞表面主要功能：為輔助性T細(xì)胞提供外來(lái)抗原，參與體液免疫；(3).HLA-III類抗原：與補(bǔ)體系統(tǒng)有關(guān)哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳2.HLA的單倍型與重組連鎖在同一條染色體上編碼主要組織相容性抗原的各等位基因的特定組合——單倍型、單體型或單元型兩條同源染色體上各等位基因的組合——遺傳型或基因型細(xì)胞表面各種不同抗原的組合——表型哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳A基因座B基因座C基因座D基因座A1CW1B8DR3A2CW2B8DR3來(lái)自父方來(lái)自母方表型：A1，2；CW1，2；B8，-；DR3，-基因型：A1，2；CW1，2；B8，8；DR3，3單倍型：A1，CW1，B8，DR3/

A2，CW2，B8，DR3哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳HLA的單倍型遺傳的特點(diǎn)

親代與子代之間必然有一個(gè)單倍型相同；

同胞之間HLA單倍型會(huì)出現(xiàn)三種可能；

兩個(gè)單倍型完全相同的幾率為25%；

兩個(gè)單倍型完全不同的幾率為25%；

一個(gè)單倍型相同的幾率為50%；緊密連鎖的HLA基因偶爾也會(huì)發(fā)生同源染色體間的交換，從而后代中出現(xiàn)重組類型哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳(二)、H-2復(fù)合體哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳第二節(jié)抗體遺傳抗體(antibody，Ab)：在對(duì)抗原刺激的免疫應(yīng)答中，由B淋巴細(xì)胞產(chǎn)生能與該抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白；免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig)：具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白；Ab=Ig,Ig≠Ab；Ab是功能描述，Ig是化學(xué)結(jié)構(gòu)描述；!哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳一、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)CH2CH3C端N端鉸鏈區(qū)補(bǔ)體結(jié)合Fc受體結(jié)合抗原結(jié)合部位哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳1、重鏈和輕鏈

Ig的兩條長(zhǎng)鏈稱為重鏈（Heavychain,H鏈）

重鏈可分為μ、γ、α、δ、ε鏈

Ig的兩條短鏈稱為輕鏈（Lightchain,L鏈）可分為κ、λ型。

每個(gè)Ig分子的兩條輕鏈或兩條重鏈完全相同；

IgMIgGIgAIgDIgE

哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳2、可變區(qū)和恒定區(qū)(1)可變區(qū)(variableregion,V區(qū))：N端重鏈1/4和輕鏈1/2

組成，氨基酸的種類、排列順序與構(gòu)型變化很大。

超變區(qū)（hypervariableregion,HVR1~3)：VH存在4

個(gè)，VL區(qū)存在3個(gè)，超變區(qū)共同組成Ig的抗原識(shí)別部位，形成與抗原決定簇互補(bǔ)的構(gòu)型；

4個(gè)骨架區(qū)（frameworkregion,FR1~4)：較保守；(2)恒定區(qū)：C端重鏈3/4和輕鏈1/2組成，氨基酸AA的種類、排列順序及構(gòu)型相對(duì)穩(wěn)定哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳功能:IgG,IgA,IgD:L:VL,CLH:VH,CH1,CH2,CH3IgM,IgE:L:VL,CLH:VH,CH1,CH2,CH3,CH4不同功能區(qū)的作用：VL,VH:

超變區(qū)，互補(bǔ)決定區(qū)（CDR)，與抗原特異性結(jié)合部位；CL，CH1:

同種異型的遺傳標(biāo)記；IgM-CH2和IgM-CH3:

補(bǔ)體C1q結(jié)合點(diǎn)，激活補(bǔ)體；IgG-CH2:

通過(guò)胎盤；IgG-CH3:

與單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞、B細(xì)胞表面的Fc

R結(jié)合；IgE-CH2和IgE-CH3：與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞表面的IgE-Fc結(jié)合；鉸鏈區(qū)：適于V區(qū)同抗原的結(jié)合，含大量脯氨酸，富有彈性和伸展性，能使Ab與不同距離的抗原決定簇結(jié)合，也利于暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)；哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳引言抗體類型達(dá)百萬(wàn)級(jí)，但人類的基因只有約3萬(wàn)個(gè)，即使都用來(lái)編碼抗體(即免疫球蛋白)也不夠，生物體究竟采用了什么方式用有限的基因來(lái)編碼這么多的抗體？原因：在骨髓干細(xì)胞在分化為成熟B淋巴細(xì)胞時(shí)，出現(xiàn)了免疫球蛋白基因的體細(xì)胞重排。哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳免疫球蛋白的重排

一個(gè)B細(xì)胞只產(chǎn)生一種抗體，每個(gè)B細(xì)胞的抗體都不同，人類抗體有100萬(wàn)種以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于人的基因數(shù)：1.指令學(xué)說(shuō)：上世紀(jì)40年代由Pauling提出2.克隆選擇學(xué)說(shuō)：1957年Burnet提出3.體細(xì)胞重組學(xué)說(shuō)：上世紀(jì)60年代提出，1976年由利根川進(jìn)證實(shí)。哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳免疫球蛋白(Ig)分別由三個(gè)獨(dú)立的基因家族編碼，其中兩個(gè)編碼輕鏈(

和

)，一個(gè)編碼重鏈(H)。

二、免疫球蛋白基因的結(jié)構(gòu)哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳

?Ig基因有三個(gè)獨(dú)立的基因家族分別編碼兩個(gè)輕鏈（κ和λ）、一個(gè)重鏈（小鼠6、16和12號(hào)染色體，人2、22和14號(hào)染色體）?輕鏈基因家族的組成：LL、VL、JL、CL四類基因片段

L－－leadersegmentV－－variablesegmentJ－－jioningsegmentC－－constantsegment?重鏈家族：LH、VH、DH、JH、CH五類片段

D－－diversitysegment高變區(qū)?J和C之間有增強(qiáng)子?種系中基因數(shù)目變動(dòng)較大免疫球蛋白基因的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳成熟的免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)輕鏈的基因片段：重鏈的基因片段：LVJCLV

D

JC5'3'5'3'哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳未成熟的免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳VDJC人小鼠人小鼠人小鼠人小鼠H954321294118

601000？--7474

>901000？--5511人和小鼠中各鏈基因數(shù)哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳2.H鏈重排三、免疫球蛋白基因的重排和轉(zhuǎn)錄1.κ(λ)鏈重排L1V1L2V2L3V3LnVnJ1J2J3J4J5CL1V1L2V2J3J4J5CL2V2J3J4J5CL2V2J3CV-J連接與C一起連轉(zhuǎn)錄L與V之間的序列、多余的J和C內(nèi)含子被剪切L2V2J3C前導(dǎo)肽被剪切及糖基化等修飾V2J3C翻譯為初始蛋白質(zhì)V基因J基因C基因胚系基因

重排(DNA水平)剪切(RNA水平)修飾(Protein水平)轉(zhuǎn)錄翻譯哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳四、免疫球蛋白基因重排的分子機(jī)制重鏈(IgH)基因的V-D-J重排和輕鏈(IgL)基因的V-J重排均發(fā)生在特異位點(diǎn)上。在V片段的下游，J片段的上游以及D片段的兩側(cè)均存在保守的重組信號(hào)序列(recombinationsignalsequence，RSS)。1.重組信號(hào)序列(一)、重組的分子基礎(chǔ)CACAGTGGTGTCACACAAAAACCTGTTTTTGG七聚體九聚體間隔序列12bp/23bp重組信號(hào)序列(RSS)5'3'CκJκVκL12bp23bpκ輕鏈23bp5'3'CμJHVHLDH23bp12bp12bpH重鏈Vλ5'3'LJλCλ23bp12bpλ輕鏈哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳2、重組酶(RAG1和RAG2)，由RAG(recombination

activegene)基因編碼特點(diǎn):

(1)細(xì)胞類型特異性的

(2)B細(xì)胞發(fā)育階段特異性的3、刺激重排的基因

重組激活因子4、重組只發(fā)生在間隔為12bp與23bp的不同

RSS之間－－－12－23規(guī)則哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳a).RAG1/RAG2識(shí)別的二級(jí)結(jié)構(gòu)；b).RAG1/RAG2復(fù)合物切開(kāi)七核苷酸與基因接頭處的一條鏈（3‘－OH、5’－P）；c).

基因片段末端形成發(fā)夾結(jié)構(gòu)游離3’－OH攻擊另一條鏈的酯鍵（雙鏈斷裂）；d).

連接反應(yīng)導(dǎo)致序列的變化－插入、缺失（影響編碼蛋白）；(二)、重組機(jī)制哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳重組酶RAG1和RAG2能夠識(shí)別的二級(jí)結(jié)構(gòu)

V5L6L5V6V4

L49Nt9Nt12Nt23Nt7Nt7NtV3J4

L3J5Vλ5'3'LλJλCλ23bp12bpλ輕鏈Vλ5'3'LλJλCλ23bp12bp信號(hào)端編碼端Vλ5'Lλ3'JλCλ在七聚體兩端切割(RAG)NNNNNNNNNNNNNNN并添加哈工大-遺傳學(xué)第七章免疫遺傳五、lg基因重排和表達(dá)的特點(diǎn)1、免疫球蛋白基