第6章 主要组织相容性复合体及其编码分子

第6章主要组织相容性复合体及其编码分子马志刚地址：C座-403Tel：[phone]概述--概念MHC的结构及其多基因特性MHC的多态性MHC和抗原肽的相互作用要点内容5MHC的生物学功能6MHC的检测技术及应用（掌握）（掌握）（熟悉）（掌握）（了解）（熟悉）3概述罗纳德和理查德第一次进行肾脏移植。4约瑟夫·梅里J.E.Murray手术为什么能够成功?5主要组织相容性抗原系统的发现GeorgeD.Snell1930s发现肿瘤细胞在同系小鼠（inbredstrain)体内可以长期生存，但在不同品系的小鼠体内会被排斥而不能生存。发现小鼠红细胞血型抗原II与皮肤组织移植排斥有关，称为H-2分子(histocompatibility-2）。6同一种近交系小鼠之间的皮肤移植不出现排斥反应不同近交系小鼠之间的皮肤移植出现排斥反应ACCEPTEDREJECTED近交系小鼠皮肤移植试验7Dausset发现：接受許多输血的病人会产生抗体杀伤供者的白细胞发现肾移植排斥的患者血清出现抗供者白细胞的抗体，用此抗体首次检测出人类移植抗原1958年，他发现了第一个人类白细胞抗原（humanleukocyteantigen)也就是人类的MHC编码的蛋白，现在的HLA－A2，8几个基本概念组织相容性(Histocompatibility)：器官或组织移植时，供、受者相互接受的程度。组织相容性抗原(Histocompatibilityantigen）引起器官移植排斥反应的抗原，又称移植抗原。9主要组织相容性复合体（majorhisto-compatibilitycomplex，MHC）----编码主要组织相容性抗原的一组紧密连锁的基因群。MHC编码主要组织相容性抗原的基因组MHC分子MHC编码的蛋白分子10种MHC名称小鼠H2(histocompatibilitysystem2)大鼠RT1(AgB)人类HLA(humanleukocyteantigens)兔RLA(rabbitleukocyteantigens)豚鼠GPLA(guineapigleukocyteantigens)家猪SLA(susdomesticusleukocyteantigens)猴RhLA(rhesusleukocyteantigens)不同动物中的MHC名称11第一节MHC基因结构及其遗传（一）H-2复合体：位于小鼠17号染色体，1500kb（二）HLA复合体：位于人类6号染色体短臂全长3600kb,含有224个基因座；根据基因和编码产物的结构和功能的不同HLA分为三个基因区：I类基因区，II类基因区，III类基因区12HLA基因结构示意图EGFABCI类基因区I类基因区C4BfC2TNFHspIII类基因区DNDMDODRDQDPII类基因区近年来倾向于以下两种类型加以概括:经典的MHCI类和II类基因免疫功能相关基因13HLA复合体(6p21.31)I类基因区（远着丝点）经典I类基因（Ia基因）：HLA-A、B、C编码HLA-I类分子的重链（α链）非经典I类基因（Ib基因）：HLA-E、F、G编码与HLA-I类分子结构同源的多肽II类基因区（近着丝点）经典II类基因：HLA-DP、DQ、DR编码HLA-II类分子的α链和b链非经典II类基因：HLA-DM,DN,DO参与HLA-II类分子与外源性抗原的结合编码PSMB（蛋白酶体β亚单位）基因编码TAP（抗原肽转运体）分子基因III类基因区（I、II之间）编码补体C2、C4、B因子等血清成分炎症相关基因（TNF、HSP70）免疫功能相关基因14I类基因区：经典I类基因：A、B、C座位，编码HLA-I类分子的重链（α链）。与15号染色体上β2微球蛋白基因编码产物，通过非共价键结合后，成为HLA-Ⅰ类抗原II类基因区：经典II类基因：DP、DQ、DR亚区，产物两两之间呈非共价键结合后共同组成HLA-Ⅱ类抗原。15不参与抗原提呈，但在免疫应答中具有重要调节作用1.血清补体成分编码基因补体C2、C4、B因子等血清成分2.抗原加工提呈相关基因蛋白酶体b亚单位抗原加工相关转运物（TAP）TAP相关蛋白基因，HLA-DM，HLA-DO（三）免疫功能相关基因：163.非经典I类基因HLA-E配体：NK细胞膜表面抑制性受体TAP相关蛋白基因，（三）免疫功能相关基因：174.炎症相关基因肿瘤坏死因子基因家族转录调节基因或类转录因子基因家族MHC-I类相关基因家族热休克蛋白基因家族（三）免疫功能相关基因：18三.MHC的多态性多态性现象（Polymorphism）：----多态性是指在一随机婚配的群体中，染色体同一基因座位有两种以上等位基因等位基因(allele)：位于1对同源染色体上对应位置的一对基因多态性指群体中各座位等位基因的变化；多基因性强调同一个体中MHC基因座位的变化基因座位等位基因主型编号HLA系统基因命名：HLA-DRB1*110219789451238(1530allelesinApr2006)(998inOctober2003)(657inJuly2000)92023ClassIABCNoofpolymorphismsEFGPolymorphisminMHCClassIgenes20PolymorphisminMHCClassIIgenes35232314213471909allelesinApr2006(668inOctober2003)(492inJuly2000)47129DRDPDQDMDOClassIIAB1A1B1A1B1NoofpolymorphismsABAB21Example:IfMHCXwastheonlytypeofMHCmoleculePopulationthreatenedwithextinctionSurvivalofindividualthreatenedPathogenthatevadesMHCXMHCXX22Example:IfeachindividualcouldmaketwoMHCmolecules,MHCXandYImpactontheindividualdependsupongenotypePathogenthatevadesMHCXMHCXXMHCXYPopulationsurvivesMHCYYbuthassequencesthatbindtoMHCY23Example:IfeachindividualcouldmaketwoMHCmolecules,MHCXandY……andthepathogenmutatesPopulationthreatenedwithextinctionSurvivalofindividualthreatenedPathogenthatevadesMHCXbuthassequencesthatbindtoMHCYMHCXXMHCXYMHCYYThenumberoftypesofMHCmoleculecannotbeincreasedadinfinitum….untilitmutatestoevadeMHCY24YRYRXYXXXXRXYRYXRYYRYYXRXRXRYRVariantMHCmoleculesprotectthepopulationPathogenthatevadesMHCXandYMHCXYMHCXXMHCYYMHCXXRMHCYYR…butbindstothevariantMHCXRandMHCYR25单体型（haplotype）遗传紧密连锁于一条染色体上的MHC各基因，作为整体单位遗传给子代连锁不平衡2、单体型（haplotype）--单元型同一条染色体上MHC不同座位等位基因的特定组合。26第二节MHC分子的结构与功能MHC基因表达的产物：MHCI类分子和MHCII类分子，或HLAI类分子，HLAII类分子2732-chain大小为43kDa3chain锚定在细胞膜上1,2chain组成抗原结合槽1structureofMHCclassImoleculesb2mb2-microglobulin,12kDa,non-MHCencoded,non-transmembrane（一）、MHC-I类分子的结构（HLA)28功能b2m2311和2区----可结合病毒(肿瘤)抗原肽。3区----可结合T细胞上CD8分子。β2m---维持分子正常构象29b2b1•MHC-编码,-chainof35kDa和β-chainof28kDa21structureofMHCclassIImolecules•αandβchains锚定在细胞膜表面没有b-2microglobulin1chainandb1chain组成抗原结合槽（二）MHC-II类分子的结构(HLA)301和b1区----可结合外来(细菌)抗原肽。2和b2区----可结合T细胞上CD4分子。b1b221功能31两类经典MHC分子的分布TissueMHCclassIMHCclassIITcells++++/-Bcells++++++Macrophages+++++OtherAPC++++++Thymusepithelium++++Neutrophils+++-Hepatocytes+-Kidney+-Brain+-Erythrocytes--32试比较MHC-I和MHC-II类分子肽链结构域抗原结合槽与T细胞CD分子结合递呈抗原分布33四.MHC分子和抗原肽的相互作用b1b221b2m23134MHCclassI容纳8-10个氨基酸CleftgeometryMHCclassII容纳大于13个氨基酸b2-M-chainPeptide-chainb-chainPeptide35被洗脱下来的肽具有一些特点:2个及以上锚定位PEIYSFHIAVTYKQTLPSAYSIKIRTRYTQLVNCSIIFNEKLAPGYNPALRGYYVQQL锚定残基AnchorResidueS两种不同的MHCI类分子结合的肽36YIMHCmoleculeYIMHCmoleculePSASIKSPSAIKS通过锚定残基,MHC分子可以结合不同长度的肽段37PeptideantigenbindingtoMHCclassIImoleculesYFQGGQRASASGIDTFDYLNTRIKGSLFKNIPDDYHKFNTKSLQLTNISYPIRTIVKSNKPAIRFGKDLQNALVNHHENMTGTKYAYTLSSVPEKALLLLVFYSWAFELYYTSGYYTTDPYTRTSAGHGTYVREPLNVNSPTTVLVEPPNegativelychargedHydrophobic与MHCII类分子结合的肽的锚定残基变化较MHCI类分子大38二、MHC的生物学功能(增加内容)1.参与启动适应性免疫应答2.参与调节固有免疫应答抗原提呈1.TCR，CD4/CD82.自身抗原3.疾病易感个体差异4.种群基因多样性调节分子1.补体成分2.NK细胞活性3.炎症介质39第三节HLA的主要检测方法类型及应用一、HLAI类抗原的检测：补体依赖的微量淋巴细胞毒实验（CDC）二、HLAII类抗原的检测：1.单向ＭＬＲ2.预致敏淋巴细胞分型三、HLA基因定型方法：1.RFLP-PCR，2.PCR-ASO，PCR-SSO，3.PCR-DNAsequencing40四、HLA检测的应用：1、HLA与器官移植同卵双生同胞间---HLA单倍型完全匹配；家庭成员间两条HLA单倍型完全相同者移植成功率＞仅仅1条单倍型相同者的移植。412.HLA分子的异常表达和临床疾病肿瘤细胞的HLA分子异常表达胰岛素依赖型糖尿病HLA分子异常表达423.HLA和疾病易感性的关系与HLA相关的疾病已达500种，大多为自身免疫病:如强直性脊柱炎（AS）和HLA-B27强相关。90%患者为B27阳性；而正常人10%B27阳性。I型糖尿病与HLA-DQA1强相关；鼻咽癌发生与HLA-B46