第6讲 主要组织相容性复合体及其编码分子(第8章)
医学免疫学:第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
HLAI类和Ⅱ类等位基因产物的表达具有共显性特点 共显性:同源染色体对应座位上的两个等位基因皆能得到表达
A (6#)
主要组织相容性复合体 (major histocompatibility complex,MHC )
人类白细胞抗原 (human leukocyte antigen,HLA)
第一节 MHC结构及其多基因特性
• HLA基因复合体位于人第6号染色体短臂上,全长 3600kb,共有224个基因座位,其中128个为功 能性基因,96个假基因
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
major histocompatibility complex , MHC
基本内容
MHC结构及其多基因特性 MHC多态性 MHC分子与抗原肽的相互作用 MHC的生物学功能 HLA与临床医学
概念
组织相容性 (histocompatibility)
组织相容性抗原 (histocompatibility antigen)
目的要求:
掌握主要组织相容性复合体(MHC)的概 念与功能
熟悉MHC-I和MHC-II的基因位点分布与 功能
掌握HLA-I、II类分子的结构、分布和功能 熟悉HLA的遗传特征 了解HLA的医学意义
A1
A2
B(6#)
A2
A10
B8
B35
B40
B16
位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因(allele)
一个免疫细胞表面通常可以检测到分别来自父母双方六对共 12种经典HLAI类和Ⅱ类等位基因分子即HLA抗原。
主要组织相容性复合体及其编码分子
第八章主要组织相容性复合体及其编码分子学习要点:1、掌握MHC、HLA及MHC限制性的概念2、掌握MHC的基因组成3、掌握MHC分子的结构、分布及生物学功能4、熟悉HLA的医学意义主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)是指某一物种某号染色体上编码主要组织相容性抗原,控制细胞间相互作用,调控免疫应答的一组紧密连锁的基因群。
定位于动物与人某对染色体的特定区域,呈高度多态性。
MHC的编码产物即MHC分子或MHC抗原,其表达于不同细胞表面,主要功能是参与抗原递呈、制约细胞间相互识别及诱导免疫应答。
组织相容性抗原:诱发移植排斥反应的抗原被称为移植抗原或组织相容性抗原,其中可诱导迅速而强烈排斥反应者被称为主要组织相容性抗原。
第一节MHC结构及其多基因性MHC结构十分复杂,其多样性由多基因性和多态性两方面构成.多基因性指复合体由多个位置相邻的基因座位所组成,编码产物具有相同或相似的功能。
根据结构和功能,组成MHC的基因传统分为三类: MHC-I 、II、Ⅲ类新分类:经典的MHC I类和II类基因以及免疫功能相关基因。
一、经典的MHC I类和II类基因(一)小鼠的H-2复合体小鼠的MHC称为H-2复合体,位于小鼠第17号染色体上。
(二)人类HLA复合体人类MHC亦称HLA复合体,位于第6号染色体短臂。
1.经典的HLA-Ⅰ类基因:包括HLA-B、-C、-A,它们具有多态性,编码HLA-Ⅰ类分子,主要生物学功能是参与递呈内源性抗原。
2.经典的HLA-II类基因:包括HLA-DP、-DQ和-DR,它们也具有高度多态性,编码HLA-II类分子,主要生物学功能是递呈外源性抗原。
二、I类、II类基因的表达产物----HLA分子(一)HLA -Ⅰ类、HLA-II类分子的分布:HLA -Ⅰ类分子主要分布于机体所有有核细胞表面(包括血小板和网织红细胞),以淋巴细胞表面Ⅰ类分子的密度最大,其次为肾、肝及心脏,密度最低的为肌肉和神经组织。
主要组织相容性复合体及其编码分子
重链(α链): α1、α2、α3) --Ⅰ类基因编码 抗原结合槽 轻链( β2 -m): 其编码基因位于 第15号染色体上
IgSF 结构域 L:前导序列 Tm:跨膜序列 C:胞浆序列
HLA-I类分子
——有两条多肽链,一为α链 (重链),另一为β2微球蛋白, 形成异二聚体。
与内源性抗原 肽(8-10个aa) 结合
锚定残基:抗原肽上与 MHC分子抗原结合槽结合的 氨基酸残基。
二、抗原肽和 MHC 分子相互 作用的特点
1 、 MHC 分子与抗原肽结合具有一定的 专一性 不同HLA分子与不同抗原肽结合 不同 MHC 等位基因产物可能提呈同 一抗原分子的不同表位,造成不同 个体对同一抗原的免疫应答的强度 不同
HLA与器官移植的关系 HLA分子的异常表达和临床疾病 HLA与疾病的关联 HLA与亲子鉴定和法医学
HLA与器官移植
•
组织相容性试验对供、受者HLA进行鉴定。移植成 败的关键是供受者之间的HLA型别是否相符 。
•
供受体间HLA匹配程度越高,器官移植的成活 率越高。 通常最佳的移植物配对关系顺序为同卵双生> 同胞兄弟姐妹>近亲>远亲>无亲缘者。
* 组织相容性抗原/移植抗原: 代表个体特异性的抗原叫组 织相容性抗原,即诱发移植排斥 反应的抗原。机体参与排斥反应 的抗原系统多达20种以上。
* 主要组织相容性抗原:
能引起强烈而迅速排斥反应的组 织相容性抗原被称为主要组织相容性 抗原。 * 次要组织相容性抗原:
能引起较弱和缓慢移植排斥反 应的组织相容性抗原被称为次要组织 相容性抗原。
HLA-Ⅱ类抗原
分子结构:
(1) 抗原结合槽(α1/β1):结合抗原肽
(2) IgSF结构域(α2/β2):β2与CD4结合
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子(w)
三、HLA与疾病关联
某些带有特定HLA型别的个体易患某种 疾病(阳性关联)或对某种疾病有较强 的抵抗力(阴性关联) 如:带有B27等位基因的个体易患强直性 脊柱炎(90%)
四、HLA与亲子鉴定和法医学
法医鉴定 亲子鉴定
二、抗原肽和MHC分子相互作用的特点 专一性 包容性
专一性
概念——
是指特定的MHC分子可凭借所需要的共同基序选 择性地结合抗原肽,两者的结合具有一定的专一性。 结果—— 不同的MHC等位基因产物有可能提呈同一抗原分 子的不同表位。 意义—— 不同个体对同一抗原应答强度的差异。
包容性
二、作为调节分子参与固有免疫应答
经典的Ⅲ类基因编码补体成分,参与炎症反应、
对病原体的杀伤和免疫性疾病的发生;
非经典Ⅰ类基因和MIC基因产物调节NK细胞和
部分杀伤细胞的活性;
炎症相关基因参与启动和调控炎症反应,并在 应激反应中发挥作用。
第五节 HLA与临床医学
一、HLA与器官移植 同种异体器官移植物存活率高低主要取决 于供者和受者之间HLA型别的匹配程度。 器官移植物存活率:
三、免疫功能相关基因
不参与抗原提呈 在固有免疫和免疫调节中发挥作用 不显示或仅显示有限的多态性
(一)血清补体成分编码基因
属经典的HLAⅢ类基因,表达的产物 为C4B、C4A、Bf和C2等补体组分。
(二)抗原加工提呈相关基因
蛋 白 酶 体 β 亚 单 位 ( PSMB ) 基 因 : 包 括 PSMB8和PSMB9,编码胞质中蛋白酶体β亚单 位成分,蛋白酶体在APC中参与对内源性抗原 的酶解。 抗原加工相关转运物(TAP)基因:编码产物 TAP, 由 TAP1和 TAP2两 个 座 位基因 编码 , TAP参与对内源性抗原肽的转运,使其从胞质 溶胶进入内质网腔与MHCⅠ类分子结合。
第八章主要组织相溶性复合体及其编码分子
胞内区
跨膜区
HLA-Ⅱ类基因的编码产物(HL A-Ⅱ类分子)
α链
β链
BA B A
抗原结合槽
BBA
α1
SS SS
β1
DP DQ DR
HAL分子分布于APC,
………………… Igsf结构α区…2 ……SS……SS ……β2
活化的T细胞表面,识别 细胞膜
和提呈外原性抗原肽,
β2与辅助受体CD4结合, 对Th细胞起限制作用
多基因型是指复合体是由多个紧密连锁的基因 座位所组成,编码产物具有相同或相似的功能。 1、经典的Ⅰ、Ⅱ类基因,其产物具有抗原提 呈功能,此类基因具有极高的多态性,参与T 细胞的激活和分化,参与调控适应性免疫应答;
• 2、免疫功能相关基因,多态性差,主要参与
固有性免疫应答。
一、经典的MHCⅠ类和Ⅱ类基因
HLA-Ⅰ类基因的编码产物(HLA-Ⅰ类分子)
B CA
抗原肽结合槽
HLAⅠ分布于所 有有核细胞表面,
识别和提呈内原 性抗原肽, α3区 与辅助受体CD8 结合,对CTL的 识别起限制作用
细胞膜
α1
α2 CD8识别部位
-------------------
β2m
α3
免疫求蛋白超 家族结构域
---------------------
3、HLA-DM基因(DMA和DMB),编码的产 物与APC对外源性抗原的加工提呈,使容酶体中 的抗原片段进入MHC-Ⅱ类分子的抗原结合槽。
MHC I类分 子
+++ +++ +++ +++
MHC II类分子
+/-活化T细胞 +++ ++ +++
主要组织相容性复合体及其编码分子
第三节 HLA复合体遗传特性
l 高度多态性 多态性是一个群体的概念, 指在一随即婚配的群体中,
不同个体在染色体上同一基因座位具有两个以上等位基 因,即可能编码两种以上的产物,且变异型在群体中的基 因频率大于1%. HLA的高度多态性是由其多基因性和遗传 学基础所决定的
1. 复等位基因:位于同源染色体上对应位置的一对基因为等 位基因,在群体中,同一座位可能出现的基因系列为复等 位基因。群体中可能出现的HLA基因型别达108-1010
类风湿性关节炎
DR4
4.2
寻常天疱疮
DR4
14.4
淋巴瘤性甲状腺肿
DR5
3.2
◆
三. HLA分子的异常表达和临床疾病
◆ HLA I 类分子表达的减弱: 恶变细胞I类分子的表达往往 减弱甚至缺如,以致不能有效地激活特异性CD8+CTL, 造 成肿瘤逃脱免疫监视.
◆ HLAII类分子的异常表达: 原不表达HLA II类分子的上皮 细胞,可被诱导表达II类分子,有可能促进免疫细胞的过 度活化而导致自身免疫病.
四. HLA与法医学
依据:
* 两个无亲缘关系个体拥有完全相同等位基因的机会几乎 为零; * HLA是每个个体的终身遗传标志
应用:
1.亲子关系鉴定. 2.死亡者身份鉴定. 3.罪犯身份鉴定.
在Ⅰ类基因区还有许多与Ⅰ类基因结构相似的基 因,如HLAE、F、G等.其编码产物参与抑制NK细胞及 母胎耐受等.
(4)炎症相关基因 位于HLAⅢ类基因区内 • 肿瘤坏死因子基因家族 • 热休克蛋白(HSP)基因家族 • 转录调节基因或类转录因子基因家族 • MHC Ⅰ类相关基因家族 免疫无关基因等
2. 分布
* I类分子主要分布于所有有核细胞表面, 包括
第08章主要组织相容性复合体及其编码的分子
1.HLA-I类分子
15号染色体编码
Figure 2 Most variability in amino acids at different positions along the alpha chain of class I MHC molecules occurs in the alpha 1 and alpha 2 regions. The greatest polymorphism is found for amino acids that line the wall and floor of the groove that binds the peptides
• 可溶性形式:血清、尿液等
HLA-Ⅰ分子功能
肽结合区:结合加工的抗原肽 同种异型表位 引起排斥反应 可被TCR识别
CD8
MHC-I限制性
α2
α3 APC
Tc
TCR
α1 肽结合区
Ig样区 跨膜区 胞浆区
2、HLA Ⅱ类分子
• HLA-II类分子由α链和β链组成的异源二聚体 (糖蛋白)
• 分为胞外区、跨膜区和胞内区 • 胞外区各有两个结构域(α1 /α2、β1 /β2) • α1 和β1组成肽结合区(结合抗原肽) • α2和β2组成免疫球蛋白样区 • β2和T细胞表面的CD4分子结合
B.是器官移植的最大障碍
§3.MHC分子和抗原肽的相互作用
一、相互作用分子基础: 锚定位-锚定残基
NH2
抗原肽
C00H
凹槽
铆钉侧链
MHC-II分子
p3 p2
p5 HLA-Ⅱ类分子
p8
p1
p6 p7 p4
p9
13 ~ 17个氨基酸残基
8第八章 主要组织相容性复合体及其编码因子
参与抗原的加工和递呈,决定组织相容性。而MHC III 类和非经典的MHC基因所编码的蛋白分子则与炎症应 答和免疫调节相关。
(二)人类HLA复合体
1.人类HLA复合体定位
• HLA基因位于人第6染色体短臂,约3600kb,占人基
因组的1/3000,目前已鉴定了128个功能基因座。编码 的产物结构和功能类似,具有多基因性。
• Jean Dausset在人白细胞
中首次发现人类主要组织 相容性抗原(1958年)
• 命名为人类白细胞抗原
(human leukocyte antigen,HLA)
Jean Dausset France
• Baruj Benacerraf 发现主
要组织相容性抗原的实际 作用是调控免疫细胞间的 相互作用,调节免疫反应 的强度,是免疫应答遗传 控制的主要因素。
单元型
频率(%)
A
B
D 观察值 期望值
A1 B8
9.8
2.1
A3 B7
5.4
2.1
B8
Dw3 8.6
1.4
B7
Dw2 3.9
1.8
连锁不平衡机制不清
• 紧密连锁基因座的某些等位基因的组合使携带者具有选
择优势,因而可以长期存在,可能是HLA连锁不平衡的 原因。
• 据推测,传染病是维持其多态性和连锁不平衡的最重要
一、 MHC基因结构 (一)MHC分类 (二)人类HLA复合体结构 (三)人类HLA复合体的高度多态性 二、人类HLA复合体的遗传特征 (一)单倍型遗传 (二)共显性遗传 (三)连锁不平衡
一、MHC基因结构
(一)MHC分类 • MHC按编码蛋白结构和功能不同可分为三类:MHC I
第八章主要组织相容性复合体及其编码分子
2023/12/28
第八章主要组织相容性复合体及其编 码分子
MHC(major histocompatibility complex)
• Definition: MHC is an extended genetic locus, containing closely-linked genes, encoding major histocompatibility antigen whose physiologic function is the presentation of peptide antigens to T cells and plays a central role in the generation of adaptive immune response.
• In humans the MHC is referred to as the HLA(human leukocyte antigen) complex.
第八章主要组织相容性复合体及其编 码分子
•MHC(major histocompatibility complex)
•主要组织相容性复合体,是存在于染色体上的 一组紧密连锁的基因群,其编码的产物称为主要 组织相容性抗原,参与抗原的呈递,在启动适应 性免疫应答中起重要作用。
• HLA-DM基因:包括DMA和DMB座位,编码产 物HLA-DM分子,参与APC对外源性抗原的加 工提呈,帮助溶酶体中的抗原片段进入MHCⅡ 类分子的抗原结合槽。
• HLA-DO基因:包括DOA和DOB座位,编码产 物HLA-DO分子,是DM功能的负向调节蛋白。
第八章主要组织相容性复合体及其编 码分子
第八章主要组织相容性复合体及其编 码分子
第八章主要组织相容性复合体及其编码分子
@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
(3)HLA-DM基因 包括DMA和DMB座位, 其产物参与APC对外源性抗原的加工提呈, 帮助溶酶体中的抗原肽片断进入MHC-II类 分子的抗原结合槽。
(4)HLA-DO基因 (5)TAP相关蛋白基因 3、非经典Ⅰ类基因: E、G等。 4、炎症相关基因:TNF基因、HSP基因等。
(一)经典的I类和II类基因 I类基因:包括经典的HLA-B、C、A三个座
位 。 其 编 码 的 产 物 为 HLA-I 类 分 子 的 重 链 (α链)。 II类基因:包括经典的HLA-DP、DQ、DR 三个座位。编码HLA-II类分子。
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
度。
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@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
三、 MHC分子和抗原肽的相互作用
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
( 2 ) MHC 分 子 接 纳 和 递 呈 抗 原 肽 具有相当的灵活性
一种MHC分子可以识别并结合带有特征性共同 基序一群肽段,由此显示两者相互作用的灵 活性。
这种灵活性可导致某一个体对不同抗原均出现 免疫应答。
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
@2007 辽宁医学院 免疫与病原生物学教研室
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
主要组织相容性复合体及其编码分子
第八章主要组织相容性复合体一、名词解释:1、HLA I 类抗原(HLA class I antigen):是由轻、重两条多肽链借非共价键连接组成的异二聚体分子。
重链(即α链)为多态性糖蛋白(分子量4400ODa),是由人第6号染色体HLA I类基因编码的产物;轻链为非多态性β微球蛋白(β2m,分子量12000Da),是由人第15号染色体相应基因编码的产物。
HLA I 类抗原分子可分为四个区,即抗原肽结合区、免疫球蛋白样区(Ig 样区)、跨膜区、胞内区。
HLA I抗原广泛分布于所有有核细胞、血小板和网织红细胞表面,而在神经细胞、成熟的滋养层细胞表面尚未检出;HLA I类抗原也存在于各种体液中。
2、多基因性(Polygenic):指MHC由一组位置相邻的基因座位组成,各自的产物具有相同或相似的功能。
3、主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC):是指编码主要组织相容性抗原的一组紧密连锁的基因群。
这些基因彼此紧密连锁、位于同一染色体上,具有控制同种移植排斥反应、免疫应答和免疫调节等复杂功能。
二、问答题:1、MHC 抗原分子的主要生物学功能有:(1) 引起移植排斥反应。
器官或组织细胞移植时,同种异体内MHC抗原可作为异己抗原刺激机体,发生强烈的移植排斥反应。
(2) 抗原提呈作用。
在抗原提呈细胞内,MHC分子通过抗原肽结合区与胞浆内加工处理过的抗原肽结合,形成MHC-抗原肽复合体,经转运表达于抗原提呈细胞表面,可被具有相应抗原受体的淋巴细胞识别结合,完成抗原呈递,启动免疫应答。
(3) 制约免疫细胞间的相互作用即MHC限制性。
抗原提呈细胞与T细胞相互作用时,只有当二者MHC分子一致时,T细胞才能被激活,即细胞间相互作用的MHC限制性。
CD4+Th细胞与抗原提呈细胞之间相互作用受MHCⅡ类分子的制约,CD8+Tc细胞与肿瘤或病毒感染细胞之间的相互作用受MHC I类分子的制约。
8主要组织相容性复合体及其编码分子解析
(3) 跨膜区: 固定HLA-I类抗原于膜上
(4) 胞浆区: 信号转导 (5) β2微球蛋白:维持I类分子空间构型的稳定性 3.组织分布:分布于所有有核细胞表面,仅3种细胞不表达 4. 功能:提呈内源性抗原肽,与辅助受体CD8结合,对
组成MHC的各种基因目前 多以两种类型加以概括:
经典的MHC基因
免疫功能相关基因
经典的Ⅰ类基因和经典的Ⅱ类基 因:它们的产物具有抗原提呈功能, 显示极为丰富的多态性,直接参与 T细胞的激活和分化,参与调控适 应性免疫应答
免疫功能相关基因:包括传统的 Ⅲ类基因,以及新近确认的多种基 因,它们主要参与调控固有免疫应 答,不显示或仅显示有限的多态性
b-chain
MHC class I accommodate peptides of 8-10 amino acids
MHC class II accommodate peptides of >13 amino acids
HLA-Ⅱ类抗原
分子结构:
(1) 抗原结合槽(α1/β1):结合抗原肽
(2) IgSF结构域(α2/β2):与CD4结合
HLA抗原的组织分布:
1 、 HLA-I 类分子:广泛分布在体内各 种有核细胞表面,但神经细胞、成熟 的红细胞、胎盘滋养层细胞不表达。 2、HLA-Ⅱ类分子:仅表达于淋巴组织 中的某些细胞表面,如专职抗原提呈 细胞 (包括 B 细胞、巨噬细胞、树突状细胞)、 胸腺上皮 细胞和活化的T细胞等。
HLA-I类抗原
重链(α链): α1、α2、α3) --Ⅰ类基因编码 抗原结合槽 轻链( β2 -m): 其编码基因位于 第15号染色体上
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子
第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子早在20世纪40年代已经确定,属于不同近交系的小鼠之间进行皮肤移植,移植物的排斥由多基因决定,这些基因分布在不同的染色体上,分别称为H-1、H-2、H-3 ……。
其中的H-2基因定位在第17染色体,有两个特点,一是在排斥中起主要作用,是移植物不相容的主要决定者;二是结构上为基因复合体。
由此把小鼠的H-2称为主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex),简称MHC。
随后发现,各种动物特别是哺乳动物都有MHC。
人的MHC称为HLA。
按理,HLA指人类白细胞抗原(human leukocyte antigen),应属基因产物。
为避免混淆,现称人体MHC为HLA基因或HLA基因复合体;将其编码产物称为HLA 分子或HLA抗原。
需要指出的是,主要组织相容性复合体的生物学功能并非主宰移植物排斥,因为在自然界一般不发生个体间组织和器官的交换和移植, 用“组织相容性”来为这一基因系统定名显然是不确切的,仅由于习惯或尊重历史而沿用至今。
现知MHC的主要功能,是以其产物提呈抗原肽进而激活T淋巴细胞(详后)。
因而MHC在启动特异性免疫应答中起重要作用。
本章阐述MHC基因及其产物的结构与功能。
第一节MHC结构及其多基因特性MHC结构十分复杂,其多样性由多基因性和多态性两方面构成。
多基因性指复合体由多个位置相邻的基因座位所组成,编码产物具有相同或相似的功能。
根据结构和功能,组成MHC的基因传统上分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。
晚近倾向于以两种类型加以概括:一是经典的MHC Ⅰ类和Ⅱ类基因,它们的产物具有抗原提呈功能,并显示极为丰富的多态性,直接参与T细胞的激活和分化,调控特异性免疫应答。
此类基因是本章介绍的重点。
二是免疫功能相关基因,包括传统的Ⅲ类基因,以及除经典的Ⅰ类和Ⅱ类基因之外的新近确认的多种基因,它们主要参与调控固有免疫应答,不显示或仅显示有限的多态性。
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[目的要求] 目的要求]
1.掌握MHC、HLA的概念;HLA-I、II类分子的 1.掌握 掌握MHC、HLA的概念 HLA- II类分子的 的概念; 编码基因、分子结构、分布及意义。 编码基因、分子结构、分布及意义。 2. 熟悉 MHC的结构及多基因性 , MHC 分子和抗 熟悉MHC 的结构及多基因性 MHC分子和抗 的结构及多基因性, 原肽的相互作用。 原肽的相互作用。 3. 了解免疫功能相关基因 , MHC 的多态性 , MHC的多态性 HLA的医学意义 HLA的医学意义。 的医学意义。
MHC分子对抗原肽的识别并非呈现严格的一对一的关系 MHC分子对抗原肽的识别并非呈现严格的一对一的关系, 分子对抗原肽的识别并非呈现严格的一对一的关系, 而是一种类型的MHC MHC分子识别一群带有特定共同基序的肽 而是一种类型的MHC分子识别一群带有特定共同基序的肽 这就是包容性。 段,这就是包容性。 同一MHC分子可提呈不同抗原肽. 同一MHC分子可提呈不同抗原肽. 分子可提呈不同抗原肽
HLA I和II类等位基因产物的表达具有共显性的特点 类等位基因产物的表达具有共显性 和 类等位基因产物的表达具有共显性的特点
2、 HLA分子 HLA分子
① HLA-I 类分子结构 HLA由一条α 由一条α链和β2m组成,α链的N端胞外区分为α1、 组成, 链的N端胞外区分为α 三个结构域,其中α α2、α3三个结构域,其中α1、α2构成抗原结合 与处理后的抗原肽结合形成MHC槽,与处理后的抗原肽结合形成MHC-抗原肽复 合物。 合物。
(三)HLA基因的遗传规律 )HLA基因的遗传规律 1.连锁不平衡 1.连锁不平衡
指不同基因座上的等位基因同时出现于一条染色体上的几率高 于随机出现的频率的现象。 于随机出现的频率的现象。 A
B11 B6 B8
B
B3 B2
C
B8
DRB1*0301DRB5DRB4Fra bibliotekDRB6
DRB7
DRB1*0301
7%
五、HLA与临床医学 HLA与临床医学
1、HLA与器官移植 HLA与器官移植 2、HLA异常表达与临床疾病 HLA异常表达与临床疾病 ① HLA-I类分子表达异常,如肿瘤细胞 HLA- 类分子表达异常, ② HLA-II类分子表达异常,如I型糖尿病 HLA-II类分子表达异常 类分子表达异常, 3、HLA与疾病关联 HLA与疾病关联 4、HLA与法医学 HLA与法医学
指编码HLA的基因 HLA基因复合体 指编码HLA的基因(即HLA基因复合体) 的基因( 基因复合体) 指人类 白细胞抗 原 (human leucocyte 原(human antigen, HLA), antigen , HLA) , 即人类主要组织相 容性抗原
二、MHC结构及其多基因特性 MHC结构及其多基因特性
(二)HLA多态性的产生及生物学意义 )HLA多态性的产生及生物学意义
MHC分子在结构和抗原提呈能力上的差异,造就了人群对 分子在结构和抗原提呈能力上的差异, 分子在结构和抗原提呈能力上的差异 病原微生物入侵的反应性和易感性不同的个体, 病原微生物入侵的反应性和易感性不同的个体,体现了人类 强大的生命力,亦是长期自然选择的结果。 强大的生命力,亦是长期自然选择的结果。
② HLA-II 类分子分布 HLA抗原提呈细胞( 抗原提呈细胞(如B细胞、巨噬细胞、树突状细 细胞、巨噬细胞、 及活化的T 胞)及活化的T细胞等 ③ HLA-II 类分子的功能 HLA▼ 识别和提呈外源性抗原肽 ▼ 与CD4结合,对Th的识别起限制性作用 CD4结合 结合, Th的识别起限制性作用 TCR—抗原肽; TCR—抗原肽; MHCMHC-II
MHCI类分子 MHCI类分子 抗原肽: 抗原肽:8~10 aa
MHCII类分子 MHCII类分子 抗原肽: 抗原肽:13~17 aa
2、抗原肽和HLA分子相互作用的分子基础 抗原肽和HLA HLA分子相互作用的分子基础
锚定位----分析从HLA 锚定位----分析从HLA分子抗原结槽上洗脱下来的各种天 ----分析从HLA分子抗原结槽上洗脱下来的各种天 然抗原肽一级结构,发现都带有两个或两个以上的与MHC 然抗原肽一级结构,发现都带有两个或两个以上的与MHC 凹槽相结合的特定部位,这就是锚定位。 凹槽相结合的特定部位,这就是锚定位。
CTL杀伤效应必须在 CTL 杀伤效应必须在 TCR识别正确 抗原表位 的基础上 , 杀伤效应必须在TCR 识别正确 抗原表位的基础上 识别正确抗原表位 的基础上, 并在自身 并在自身MHC的限制下才能发生 自身MHC的限制 的限制下才能发生
(2) HLA-II类分子 HLA-II类分子
① HLA-II类分子结构 HLA-II类分子结构 由一条α链和一条β链组成, 由一条 α链和一条 β 链组成 , 两条肽链的胞外区 分别有α 两个功能区, 分别有α1、α2和β1、β2两个功能区,由α1与β1 共同形成抗原结合槽。 共同形成抗原结合槽。
抗原结合糟 α2 α1
α3
β2 m
15号染色体 15号染色体
② HLA-I 类分子分布 HLAHLAHLA-I类分子分布在所有有核细胞膜上 ③ HLA-I 类分子的功能 HLA▼识别和提呈内源性抗原肽 ▼与CD8结合,对CTL的识别起限制性作用 CD8结合 结合, CTL的识别起限制性作用 TCR — 抗原肽; 抗原肽; MHCMHC-I
一、概述
1、组织相容性:指在进行器官移植时,受者对 组织相容性:指在进行器官移植时, 供者的组织器官的接受、容纳程度。 供者的组织器官的接受、容纳程度。 2、组织相容性抗原:指代表个体特异性的组织 组织相容性抗原: 抗原(同种异型抗原) 亦称移植抗原。 抗原(同种异型抗原),亦称移植抗原。 组织相容性抗原系统 主要组织相容性抗原
A1 B8 A2 B35
母
×
A2 B40
A10 B16
a 1
A1 B8 A10 B16 A1 B8
b 2
A10 B16 A2 B40
c 3
d 4
A2 B35 A2 B40 A2 B35
a
d
b
d
c
b
c
a
四、MHC分子和抗原肽的相互作用 MHC分子和抗原肽的相互作用
1、MHC分子抗原结合槽的特点 MHC分子抗原结合槽的特点
(二)免疫功能相关基因
1、血清补体成分编码基因 2、抗原加工提呈相关基因 3、非经典I类基因 非经典I 4、炎症相关基因
三、HLA多态性 HLA多态性
(一)多态性的含义
指一个基因座位上存在多个等位基因,是一个群体概念 指一个基因座位上存在多个等位基因, HLA的多态性,主要表现在构成抗原结合槽的氨基酸残基 的多态性, 的多态性 序列上的不同。 类分子 类分子--II类分子 类分子--序列上的不同。I类分子 α1和α2 ;II类分子--- α1和β1 HLA基因分型 基因分型
(一)经典的HLAⅠ类和Ⅱ类基因及其表达产物 经典的HLAⅠ类和Ⅱ HLAⅠ类和
1、经典的HLAⅠ类和Ⅱ类基因 经典的HLAⅠ类和Ⅱ
经典HLA 类基因: 经典HLA-I类基因:B、C、A --编码HLA-I类分子( α链) HLA编码HLA HLA经典HLA II类基因:DP、DQ、 经典HLA-II类基因:DP、DQ、DR --编码HLA-II类分子 HLA- 类基因 编码HLA-II类分子 链和β ( α链和β链)
特定的MHC 特定的MHC分子可凭借所需要的共同基序选择性结合抗原 MHC分子可凭借所需要的共同基序选择性结合抗原 即具有一定的专一性。 肽,即具有一定的专一性。 不同的MHC分子递呈同一抗原的不同表位 不同的MHC分子递呈同一抗原的不同表位,造成个体应答的差异 MHC分子递呈同一抗原的不同表位,
2、包容性
共用模体(共同基序) 共用模体(共同基序) 同一HLA分子所接纳的抗原肽有显示相互作用特点 同一HLA分子所接纳的抗原肽有显示相互作用特点的共用模体 HLA分子所接纳的抗原肽有显示相互作用特点的共用模体 motif)。 (consensus motif)。
3、抗原肽和HLA分子相互作用的特点 抗原肽和HLA分子相互作用的特点 HLA分子相互作用 1、专一性
多基因性 多态性
多样性(diversity) 多样性(diversity)
多基因性----即在同一个体 多基因性----即在同一个体中,HLA复合体由多个基因 同一个体中 HLA复合体由多个基因
座位组成。 座位组成。
多态性---- 群体中 多态性----从群体中, 一个基因座位上存在多个等位
基因。 基因。
NH2
抗原肽
C00H
凹槽
锚定位(锚定残基) 锚定位(锚定残基) MHC-II分子 分子
能够和同一类 MHC 分 子 结 合 的抗原肽, 的抗原肽 , 其 锚定位和锚定 残基往往相同 或相似。 或相似。
锚定残基----锚定位的氨基酸残基称为锚定残基。 锚定残基----锚定位的氨基酸残基称为锚定残基。 ----锚定位的氨基酸残基称为锚定残基
MHCI、 II类分子接纳抗原肽的结构是位于该分子远膜端 MHCI 、 II 类分子接纳抗原肽的结构是位于该分子远膜端 的抗原结合槽。 的抗原结合槽。 ☆I 类分子凹槽两端封闭 , 接纳的抗原肽长度有限 , 为 类分子凹槽两端封闭, 接纳的抗原肽长度有限, 10个氨基酸残基 个氨基酸残基。 8~10个氨基酸残基。 ☆II 类分子凹槽两端开放 , 进入槽内的抗原肽长度变化 II类分子凹槽两端开放 类分子凹槽两端开放, 较大, 13~17个氨基酸残基甚至更多 个氨基酸残基甚至更多。 较大,为13~17个氨基酸残基甚至更多。
引起强烈而快速排斥反应
次要组织相容性抗原
引起弱而慢的排斥反应
3、主要组织相容性复合体