主要组织相容性复合体及其编码分子 (2)精选课件.ppt

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1、关于主要组织相容性复合体及其编码分子(2)第一页，本课件共有54页MHC的发现的发现20世纪40年代发现，小鼠不同近交系之间进行皮肤移植，移植物的排斥由分布在不同染色体上的多个基因决定，分别称为H-1、H-2、H-3等。其中定位在第17染色体上的H-2基因有两个特点。一是在组织不相容引起的移植物排斥中其主要作用；二是结构上为多基因复合体。故把小鼠的H-2称为主要组织相容性复合体主要组织相容性复合体，简称MHC。第二页，本课件共有54页第三页，本课件共有54页各种动物特别是哺乳动物都拥有主要组织相容性复合体（MHC)，人的MHC称为HLA（人类白细胞抗原）。现称人类人类MHC称为HLA基因基因或

2、HLA基因基因复合体复合体；将其编码产物称为HLA分子分子或HLA抗原抗原。MHC的主要功能的主要功能是以其产物提呈抗原肽进而激活T细胞，故MHC在启动适应性免疫应答中起重要作用。第四页，本课件共有54页基本概念基本概念组织相容性组织相容性：是在个体间进行器官或组织移植时，供体与受体双方相互接受的程度，即受者接受供者移植器官的能力。组织相容性抗原：组织相容性抗原：移植排斥反应属于免疫反应，它是由细胞表面的同种异型抗原诱导的。这种代表个体特异性的同种异型抗原称为组织相容性抗原组织相容性抗原。（或引起器官移植排斥反应的抗原，又称移植抗原。）第五页，本课件共有54页主要组织相容性抗原：主要组织相容性

3、抗原：引起强而迅速排斥反应的抗原，它在排斥反应的发生中起主要作用。次要组织相容性抗原：次要组织相容性抗原：引起弱而慢的移植排斥反应的抗原。第六页，本课件共有54页主要组织相容性复合体（主要组织相容性复合体（MHC）：）：是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、将抗原信息提呈给CD4+的T细胞、调节免疫应答的一组紧密连锁的基因群基因群。HLA：人类白细胞抗原或人类主要组织相容性抗原，是人类MHC基因编码的抗原。决定人类器官移植的相容性。第七页，本课件共有54页MHC编码编码MHC分子的基因组分子的基因组人类MHC HLA复合体（第6Cs）编码的蛋白产物：HLA分子小鼠M

4、HC H-2复合体（第17Cs）编码的蛋白产物：H-2抗原概念区分概念区分：MHC、H-2复合体、HLA复合体-基因 MHC分子、H-2分子、HLA分子-抗原第八页，本课件共有54页第一节第一节MHC结构及其多基因特性结构及其多基因特性多基因性多基因性：是指MHC复合体由多个相邻的基因座位所组成，编码产物具有相同或相似的功能。组成MHC的各种基因根据结构和功能，传统上分为类、类和类。编码的产物分别称为类、类和类抗原（分子）。第九页，本课件共有54页经典的I类基因和II类基因，他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，参与调控适应性免疫应答。免疫功能相关基因

5、，包括传统的类基因，以及除经典I类基因和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。第十页，本课件共有54页11 一、一、经经典的典的MHC-类和类和类基因类基因 1、小鼠的、小鼠的MHC：H-2复合体复合体位于小鼠的第17对染色体,约1500kb；由类、类、类基因组成；类和类基因参与免疫应答的遗传调控；类基因编码补体成分和炎症相关的免疫分子；通常所说为MHC类和MHC类基因。第十一页，本课件共有54页12 2、人的、人的MHC：HLA复合体复合体HLAHLA（human leukocyte antigen)：最初在人的白细胞上发现的。HLAHLA：即人类白细胞抗原，是人

6、的MHC，位于第6号染色体短臂上的一群紧密连锁的基因群，其编码产物参与免疫应答和免疫调控。第十二页，本课件共有54页13 2、人的、人的MHC：HLA复合体复合体HLA基因复合体位于人6p21.31,全长约3600kb,包括224个基因座位；由HLA 类、类、类基因组成。第十三页，本课件共有54页经典的经典的HLA-I类基因类基因集中在远离着丝点的一端，包括B、C、A三个座位，其产物称为HLA-I类分子。I类基因仅编码I类分子异二聚体中的重链，轻链为2微球蛋白，其编码基因位于第15号染色体。HLA-II类基因类基因在复合体中位于近着丝点一端，由DP、DQ、DR三个亚区组成，其编码产物称为HLA

7、-类分子。HLA类基因类基因包括编码补体成分的基因和炎症相关基因。第十四页，本课件共有54页第十五页，本课件共有54页第十六页，本课件共有54页第十七页，本课件共有54页二、二、I类和类和II类基因的表达产物类基因的表达产物HLA分子分子经典的HLA-I类分子和II类分子在结构、组织分布和功能上各有特点。I类分子类分子由重链（链）和2-m组成，分布于所有有核细胞表面。II类分子类分子由链和链组成，仅表达于淋巴组织中的某些细胞表面，如专职APC、胸腺上皮细胞和活化的T细胞等。第十八页，本课件共有54页第十九页，本课件共有54页第二十页，本课件共有54页第二十一页，本课件共有54页第二十二页，本课

8、件共有54页第二十三页，本课件共有54页HLA-I类和类和II类类基因产物的比较基因产物的比较I类分子类分子重链胞外段有三个功能区（a1、a2、a3），a1和a2构成抗原结合槽，是与抗原肽结合的部位。a3 与2-m构成免疫球蛋白样区，是CTL细胞CD8分子识别结合的部位。II类分子类分子的链和链各有两个胞外功能区（a1、a2；1、2），其中a1和1共同构成抗原结合槽，是与抗原肽结合的部位。a2和2为免疫球蛋白样区，是Th细胞CD4分子识别结合的部位。第二十四页，本课件共有54页25 HLA-分子与分子与HLA-分子的比较分子的比较类别类别结构结构肽结合槽肽结合槽组织分布组织分布功功 能能HLA

9、-(A、B、C)链链 2 2m m 链链1+21+2所有有核细所有有核细胞表面胞表面识别和提呈识别和提呈内内源性抗原肽，源性抗原肽，与辅助受体与辅助受体CD8结合，结合，(MHC限制限制)HLA-(DP、DQ、DR)链链 链链 1+11+1APCAPC和活化和活化T T细胞表面细胞表面识别和提呈识别和提呈外外源性抗原肽，源性抗原肽，与辅助受体与辅助受体CD4结合，结合，(MHC限制限制)第二十五页，本课件共有54页第二十六页，本课件共有54页第二十七页，本课件共有54页第二十八页，本课件共有54页三、免疫功能相关基因三、免疫功能相关基因在固有免疫应答和免疫调节中发挥重要作用。1 1、血清补体成

10、分编码基因：、血清补体成分编码基因：经典的III类基因；2 2、抗原加工提呈相关基因、抗原加工提呈相关基因（位于II类基因区）（1）蛋白酶体亚单位基因：编码胞质溶胶中蛋白酶体亚单位成分。蛋白酶体在APC中参与对胞质中内源性抗原的酶解。（2）抗原加工相关转运物（TAP）基因：编码的TAP为内质网膜上一个异二聚体分子，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，并与MHC-I类分子结合。第二十九页，本课件共有54页（3）HLA-DM基因：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片段进入MHC-II类分子的抗原结合槽。（4）HLA-DO基因：编码的DO分子是DM功能的负向

11、调节蛋白。（5）TAP相关蛋白基因：其编码的产物TAP相关蛋白，参与MHC-I类分子在内质网中的装配和内源性抗原的加工提呈。第三十页，本课件共有54页3 3、非经典、非经典类基因：包括类基因：包括HLAE，HLAF，HLAG等。（1）HLAE：产物由重链（链）和2m 组成，可表达于各种组织细胞。其抗原结合槽能结合来自HLA-I类和HLA-G分子中由9个氨基酸残基组成的信号肽。（2）HLAG：由重链（链）和2m 组成。第三十一页，本课件共有54页4 4、炎症相关基因：、炎症相关基因：（1）TNF基因家族：其产物参与炎症、抗病毒的抗肿瘤。（2）转录调节基因或类转录因子基因（I-B）家族：可参与调节

12、转录因子NF-B的活性。（3）MHC I类相关基因（MIC）家族：其产物是NK细胞激活性受体NKG2D的配体。（4）热休克蛋白（HSP70）基因家族：其产物参与炎症和应激反应。第三十二页，本课件共有54页第二节第二节MHC的多态性的多态性一、多态性的基本概念一、多态性的基本概念多态性：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型，即可能编码二种以上的产物。MHC复合体是已知的人体最复杂的基因复合体，有高度的多态性。MHC的多态的多态性：性：是指群体中不同个体在等位基因拥有状态上存在差别。HLA等位基因及其产物结构上存在的差异即多态性，主要表现在构成抗原结构槽的氨基酸

13、残基在组成和序列上不同。第三十三页，本课件共有54页MHC多态性的原因有二：1、复等位基因、复等位基因MHC的每一个基因座位都存在为数众多的复等位基因，由于各个基因座位组合是随机的，因此MHC基因型可有108，这是MHC多态性的主要的原因。2、共显性、共显性每个细胞表面表达父系和母系两种HLA分子。第三十四页，本课件共有54页第三十五页，本课件共有54页第三十六页，本课件共有54页二、连锁不平衡和单体型二、连锁不平衡和单体型连锁不平衡：连锁不平衡：由于MHC复合体的各座位是紧密连锁的，如果各等位基因随机组合构成单体型，则某一单体型的出现频率应等于组成该单体型的各基因频率的乘积。但实际上，MHC

14、各基因并非完全随机地组成单体型。此即连锁不平衡性，即两个或两个以上基因座位的等位基因，同时出现在一条染色体上的几率高于随机出现的频率。单体型：单体型：指染色体上MHC不同座位等位基因的特定组合。第三十七页，本课件共有54页第三十八页，本课件共有54页第三节第三节MHC分子和抗原肽的相互作用分子和抗原肽的相互作用MHC以其产物结合并提呈抗原肽供TCR识别，必然涉及MHC和抗原肽的结合。MHC-I类分子凹槽（Ag结合槽）两端封闭，接纳的抗原肽为810个氨基酸残基；MHC-II类分子凹槽（Ag结合槽）两端开放，接纳的抗原肽为1317个氨基酸残基。第三十九页，本课件共有54页一、抗原肽和一、抗原肽和H

15、LA分子相互作用的分子相互作用的分子基础分子基础与HLA分子Ag结合槽相结合的抗原肽往往都带有两个或两个以上和MHC分子凹槽相结合的特定部位，称锚定位锚定位。该位置的氨基酸残基称为锚定残基锚定残基。能和同一类MHC分子结合的抗原肽，其锚定位和锚定残基往往相同或相似。第四十页，本课件共有54页41 锚定位锚定位:HLA分子肽结合分子肽结合槽内与抗原肽特定氨基酸残槽内与抗原肽特定氨基酸残基结合的部位。基结合的部位。锚定残基锚定残基:能与能与HLA分子肽分子肽结合槽内锚定位结合的抗原肽结合槽内锚定位结合的抗原肽特定氨基酸残基。特定氨基酸残基。第四十一页，本课件共有54页第四十二页，本课件共有54页二

16、、抗原肽和二、抗原肽和MHC分子相互作用的特点分子相互作用的特点1、抗原肽与、抗原肽与MHC分子的结合具有一定的特异性：分子的结合具有一定的特异性：HLA分子识别抗原肽的共同基序而非抗原表位，一种HLA分子可以与具有共同基序的多种抗原肽结合，也可以提呈同一抗原分子的不同表位，并非呈现一对一的关系，特异性不高。2、个体差异性：、个体差异性：不同MHC分子可选择性地结合具有不同锚定位和锚定残基的肽段，造成不同个体对同一抗原的应答在强度上出现差异，也即对疾病的易感性不同。第四十三页，本课件共有54页3、包容性：、包容性：一类MHC分子识别一群带有特定共同基序的肽段。4、组成共同基序的、组成共同基序的

17、X氨基酸的可变性氨基酸的可变性：一种MHC 分子结合多种抗原肽，活化多个抗原特异T细胞克隆；不同MHC分子结合的抗原肽，可拥有相似的共同基序。第四十四页，本课件共有54页第四节第四节MHC的生物学功能的生物学功能一、作为抗原提呈分子参与适应性免疫一、作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答应答经典的MHC类和类分子通过提呈抗原肽而激活T淋巴细胞，参与适应性免疫应答。1、T细胞以其TCR实现对抗原肽和MHC分子的双重识别。CD4Th细胞识别类分子提呈的外源性抗原肽；CD8CTL细胞识别类分子提呈的内源性抗原肽。由此形成T细胞在抗原识别和发挥效应功能中的MHC限制性。第四十五页，本课件共有54页MHCM

18、HC限制性：限制性：在免疫应答的过程中，只有当相互作用细胞双方的MHC分子一致时，免疫应答才能发生。如：T细胞与APC，T细胞与靶细胞等。第四十六页，本课件共有54页第四十七页，本课件共有54页蛋白酶体感染细胞合成的病毒蛋白病毒MHC-类分子细菌Ag肽-MHC-类分子内体/溶酶体M C内质网Ag肽-MHC-类分子 TAPMHC-类分子 第四十八页，本课件共有54页2、被MHC分子结合并提呈的成分，可以是自身抗原，甚至是MHC分子本身。由此MHC参与构成自身免疫性，参与对非己MHC抗原的应答，并参与T细胞在胸腺中的选择和分化。3、MHC是疾病易感性个体差异的主要决定者。4、MHC参与构成种群基因

19、结构的异质性。由于不同MHC分子加工提呈的抗原肽往往不同，这一特点赋予不同个体抗病能力的差异。第四十九页，本课件共有54页二、作为调节分子参与固有免疫应答二、作为调节分子参与固有免疫应答MHC中的免疫功能相关基因参与对固有免疫应答的调控。1、经典的类基因编码为补体成分，参与炎症反应、对病原体的杀伤和免疫性疾病的发生。2、非经典类基因和MHC 类相关基因产物，调节NK细胞和部分杀伤细胞的活性。3、炎症相关基因参与启动和调控炎症反应，并在应急反应中发挥作用。第五十页，本课件共有54页第五节第五节HLA与临床医学与临床医学一、一、HLA与器官移植与器官移植器官移植的成败主要取决于供、受者间的组织相容

20、性，其中HLA等位基因的匹配程度起关键作用。二、二、HLA分子的异常表达和临床疾病分子的异常表达和临床疾病所有有核细胞表面表达HLA-I类分子，但肿瘤细胞HLA-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。与此相反，某些自身免疫病中，原先不表达HLA-II类分子的上皮细胞，可被诱导表达HLA-II类分子。第五十一页，本课件共有54页三、三、HLA与疾病关联与疾病关联带有某些特定HLA等位基因或单体型的个体易患某一疾病或对该疾病有较强的抵抗力。四、四、HLA与亲子鉴定和法医学与亲子鉴定和法医学两个无亲缘关系个体间，在所有HLA基因座位上拥有相同等位基因的机会几乎等于零。而且，每个人所拥有的HLA等位基因型别一般终身不变。因而特定等位基因及其以共显性形式表达的产物，可以成为不同个体显示其个体性的遗传标志。第五十二页，本课件共有54页第五十三页，本课件共有54页感感谢谢大大家家观观看看第五十四页，本课件共有54页