免疫学导论 第六章主要组织相容性复合物

• 因此MHC—Ⅱ类分子具有与辅助性T细胞结合及抗原 信号传递的限制性。MHC分子这些不同的特异性识别是发挥免疫功能的分子基础。 • 3）跨膜区：跨膜区含有25个氨基酸残基将整条多肽链固定在胞膜上。 • 4）胞内区： MHC-Ⅱ类分子的羧基端游离在胞浆中，含有10～15个氨基
酸残基。胞内区可能参与跨膜信号的传递
H2基因来自 A
同类系(Congenic strain) 小鼠:
指遗传背景一致, 只是 MHC(H-2)不相同的近交系 (纯系)小鼠. B10. A同类系: 遗传背景为 B10, H-2的基因结构为A.

其他基因来自 B10
x x
√
结论！！！
• H-2是发生排斥反应的关键性因素. 即小鼠的 组织相容性抗原。 • George Snell等鉴定出小鼠的一个遗传区域 能导致快速排斥，是编码一种称为多态性血 型抗原Ⅱ的基因，也被称作主要组织相容 性—2基因，简称H—2 。
结论：
• 在H2阳性小鼠的正常组织中存在一种抗原 成分，是H2阴性小鼠体内没有的。它决定 了不同近交系小鼠间的移植能否成功。即 组织相容性抗原。
• 在小鼠，这种组织相容性抗原可能就是血 型抗原II。（H-2） • 是否如此？
解决办法：
• 获得这样一种小鼠, 其H-2基因来源于一个近 交系, 其他基因来源于另一个近交系. 然后以 这种小鼠作为器官移植中的受体, 分别接受 两个近交系来源的皮片. 观察其移植排斥反 应。
MHC的发现
小鼠MHC的发现p120 • 1948年George snell等在用经典遗传学方 法分析肿瘤和其他组织移植引起的排斥现 象时发现，机体识别某一移植物是自身的 还是非自身的现象是有其遗传基础的。
自交系小鼠(inbred strain)
• 让同一代小鼠自交，可以得到纯系(inbred strain)，在大约20代以后，每一个个体的染 色体的等位基因(allele)都相同，即纯合子 (homozygous)。
• Dausset于1958年在人的白细胞上发现了与 小鼠H—2具有同样功能移植抗原，称为人类 白细胞抗原(human leukocyte antigen， HLA)。P132自学。 在人白细胞上存在同种异体抗原。
• George Snell和Jean Dausset因而于1980 年获得诺贝尔奖。
• 2）每条链都分4个区，如α链由a1、α2、跨膜区和胞质区构 成。β链则由β1、β2、跨膜区和胞质区构成。 • 1、α2、β1及β2区各由约90个氨基酸残基构成，其中β1、β2、 α2各含有一个链内二硫键。
•
MHC—Ⅱ类分子的α1和β1区共同构成与抗原肽结合的结构 域(peptide－binding domain)，与MHC—I类分子的α1、α2 区构成的肽结合区很相似，但Ⅱ类分子是由两条链构成。
概念比较
• 1.组织相容性系统(Histocompatibility System) • 小鼠H-2基因实际上是由多基因座组成。移植 抗原并非只是一种蛋白质, 一种抗原成分, 而 是由多种抗原成分组成的一个复杂系统, 称为 组织相容性系统. • 2. MHC定义：是表达于脊推动物有核细胞表 面的一类具有高度多态性、含有多个基因座位， 并紧密连锁的基因群。它们所编码的抗原(主 要组织相容性系统), 决定着机体组织相容性, 且与免疫应答和免疫调节有关。
位点，而小鼠有2个
MHC-Ｉ分子的结构域和功能区：
• α链五个结构域： α1 、α2 、α3、跨膜区、胞质区。四 个功能区： • 1）抗原肽结合区： α1 、α２：各90aa 功能：抗原肽结合部位、TCR结合部位。 • 2） Ig样区：α3 ：与Ig的Ｃ区氨基酸序列同源 。作用 ＣＤ８分子识别；β2m与α链非供价连接 • 3）跨膜区约：该区由25个氨基酸残基组成，它们形成 螺旋状穿过细胞膜的脂质双层，并由此将I类分子锚定 在膜上。 • 4）胞质内区：约30个氨基酸，位于胞浆中，其性质高 度保守。胞内区结构可能参与调节MHC-Ⅰ类分子与其 他膜蛋白或细胞骨架成分间的相互作用，也与细胞内 外信号传递有关。
Snell的实验
• George snell发现自身或同—自交系中的个体间进 行肿瘤或皮肤移植，不出现排斥(rejection)现象，称 为自体移植(autograft)或同系移植(syngraft)。当不 同的自交系个体之间进行移植，即同种异型移植 (allograft)，则出现排斥现象。 • 鉴定不同品系自交系小鼠血型抗原时曾发现4组红细 胞抗原（H抗原），I，II，III，IV。 • 其中抗原II（H-2）只存在于某些品系而不存在于另 一些品系小鼠中。
• 2). 组织相容性抗原（histocompatibility antigen): 器官或组织移植时，诱导排斥反应的抗原，它是代表 个体特异性的同种型抗原，也称移植抗原。
• 3). 主要组织相容性抗原（ major --，MHAg）与次要 组织相容性抗原： • 机体参与排斥反应的抗原很多，其中能引起快而 强的排斥反应的抗原被称为主要组织相容性抗原，其 余的（慢而弱）称次要组织相容性抗原。 • MHC抗原是那一类？
人类HLA复合体中基因和蛋白质的对应关系
一．MHC—I类分子p121
1．MHC—I类分子的基本结构
• 所有完整的MHC—I类分子含有两条多肽链： α β2m • 一条是α链，又称重链，约367aa（人的HLA—Ⅰ类分子的α
链相对分子质量约4.4×l04(小鼠约4.7× 104）；由 MHC基因编码
• 主要组织相容性抗原 是指MHC编码的一类膜（糖）蛋白分子,在 蛋白质抗原信号传递中起重要作用。 根据MHC分子结构和功能及分布的不同分为： MHC—Ⅰ类分子(MHC class Ⅰ) MHC—Ⅱ类分子(MHC class Ⅱ)两类。
人MHC及其表达产物
Locus Peptide Protein
总结：MHC-Ⅰ抗原肽与Tc细胞的结合 • 1）抗原的肽表位被TCR的α和β链第三个互 补决定区所识别。 α和β链的CDR3区最为 多样性。 • 2）MHC—Ⅰ类分子肽结合槽两边的α螺旋 则与T细胞受体的CDR1和CDR2结合。 • 3） I类分子与CD8+T细胞表面CD8分子的 结合部位在α3片段。
因此可以与较长的抗原肽结合。10—30个氨基酸残基以上的 肽段可以突出到结合槽以外 。
• 2）类免疫球蛋白区： α2和β2片段组成。α2和β2区 序列较为保守，与Ig恒定区同源，称Ig样区。 • Ⅱ类分子的该区域与T细胞表面的CD4分子结合。
CD4是TCR的共受体．是辅助性T细胞(Th)特征性表面标记分 子）。
• 这些肿瘤细胞上抗原是什么？ • 来源于肿瘤细胞，为肿瘤细胞所特有？还 是来源于H2阳性小鼠，正常细胞上也有？ • 推测：正常细胞上也有！ • 因为，如果这些肿瘤抗原是肿瘤细胞所特 有，为何没有激活H2阳性小鼠的免疫系统， 来清除该肿瘤细胞？
皮肤移植
• 方法: 品系内和品系间皮肤块移植 • 结果: H-2阳性小鼠的皮肤只在H2阳性的小 鼠体内生长, 而在H2阴性小鼠则被排斥。
MHC—Ⅰ分子结合的肽通常为9～ll氨基酸，而 MHC—Ⅱ类分子结合的肽为10—30氨基酸甚至更长， 并不影响其抗原递呈效果。
MHC-Ⅱ类抗原分子
2.MHC—Ⅱ类分子的空间结构与功能
• 1）抗原肽结合区：多肽结合区是由α1与β1互相作用 而成。 • 与抗原肽结合：Ⅱ类分子的抗原肽结合槽两端是开放的，
二．MHC-Ⅱ类分子
MHC II类分子结构示意图
1．MHC—Ⅱ类分子的基本结构
• MHC—Ⅱ类分子是由两条非共价键相联的多肽链构成的：
• 1）两条链α链和β链，结构非常相似。
• α链：相对分子质量约为3.2—3.4kd，β链相对分子质量约为2.9—3.2kd， α链较β链重，主要由于α链有两个N连接的糖基化基团，而β链仅有一个
• 研究表明脊椎动物都具有自己的主要组织相容性 复合物，但各种动物的MHC名称都不一样。
组织相容性抗原的功能是什么？
• 在自然状态下，并没有器官移植，那么这 些抗原的生理意义是什么？ • 进一步研究表明，MHC在抗原递呈和免疫 应答调控方面具有极为重要的功能。 • 从结构开始了解。
第一节主要组织相容性抗原的结构 与功能
两类MHC抗原分子的结构
三、肽与MHC分子结合的结构基础
• 由细胞纯化的MHC分子是含有肽的混合物，洗脱分 析，肽与MHC结合的特点： • 1）肽与MHC分子是可逆非共价键结合，高亲和力。
两者相互作用的解离常数Kd约为10－6mol／L，是可达到饱和的，结合速度慢解离速度更慢。肽和MHC之间的亲和力较 抗原与抗体之间的亲和力低得多。抗原与抗体相互作用的解离常数Kd为10－7～10－11mol／L，肽与MHC—Ⅱ类分子达 到饱和结合需15～30min。一旦结合，二者可保持结合状态几小时，甚至几周时间。MHC—I类分子与肽的解离速度很 慢，有时甚至需要破坏β2m与α链的联系才能将肽分开。这种相对稳定的构象进一步保证了与T细胞的相互作用。
实验一、肿瘤移植
• 方法：不同自交系之间进行肿瘤移植：
• 结果：H-2抗原阳性小鼠产生的肿瘤只在H-2阳性的 小鼠体内生长, 而移植到H-2阴性小鼠则被排斥。 • 结论：H-2阳性小鼠的肿瘤细胞上必然存在一种或 数种抗原成分，能够激活H-2阴性小鼠的免疫系统， 并清除该肿瘤细胞。 • ？？？
分析
是表达于脊推动物有核细胞表面的一类具有高度多态性、含有 多个基因座位，并紧密连锁的基因群。
何为主要组织相容性抗原？
有关知识
• 1）组织相容性 (Histocompatibility): • 进行细胞、组织或器官移植时，供者的移 植物被受者接受，不出现排斥现象，移植 物存活并表现出原有功能和特性，称为 两 者组织相容。反之则移植物被排斥， 即 “组织不相容”。 • 同种不同个体之间为什么会不相容？ • 同种型抗原、免疫应答（排斥反应）。
第六章 主要组织相容性复合体（MHC）
• 概念 （major histocompatibility complex， MHC） 主要组织相容性复合物（体）： 是存在于脊椎动物某一染色体上编码主要组织 相容性抗原、控制细胞间相互识别、调节免疫应 答的一组紧密连锁的基因复合体，这一基因复合 体就称为“MHC”。
• 另一条称β链，又称β2微球蛋白(β2 Microglobulin，β2m)， 约100aa。相对分子质量约1.2×l04．是由非 MHC基因编码。
人的β2m基因定位于15q21－22，小鼠在第2号染色体上。β2m全长约含 99个氨基酸残基，含一个链内二硫键由第25和80位的两个半胱氨酸构成。 氨基酸序列30％以上与Ig的恒定区相似，所以也是免疫球蛋白超家族成 员之一。由于β2m分子较小，血清蛋白电泳位置处于β2区，故得名。 • 链间无二硫键：非共价结合HLA—I类分子α链有 一个N寡糖基连接
MHC I类分子结构示意图
2.MHC—I类分子的空间结构与功能p122
• 根据氨基酸顺序和三维结构分析，可将I类分子分为胞外多 肽结合区、类免疫球蛋白区、跨膜区和胞内区4个不同的区 域：
• 多肽结合区：α链的氨基端，伸出于细胞外，由二个相似的各包括
90个氨基酸残基的α1和α2构成。Ⅰ类分子与抗原结合的部位以及I类分子 被T细胞识别的部位即位于α1和α2片段。 • 1）I类分子的三维结构：槽状结构。α1和α2各从其N端开始均先经4次β 折叠，然后形成一条α螺旋。这两条α螺旋构成抗原结合部位的两个侧面， 8条β折叠肽段构成抗原结合部位的底面，从而形成一长2.5nm、宽lnm、 深1.1nm的槽状结构，可与伸展的8肽或螺旋12肽组成的抗原多肽结合。 • α1及α2可变区的槽内面约有20个位点的氨基酸种类易发生变化，这与 MHC-I类分子能选择性地结合抗原密切相关，只有与MHC-I类分子抗原 结合部位构型最吻合的抗原多肽才能与之结合，并把抗原递呈给CD8+T 细胞的TCR。 • 深槽外部的氨基酸残基则是MHC-I类分子被TCR直接识别的部位。 • 每一MHC分子仅包含一个肽结合位点，而且每次只能结合一个肽，由细 胞纯化的MHC分子是含有肽的混合物。