免疫学及抗原呈递精选课件.ppt
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1、关于免疫学及抗原呈递第一页,本课件共有69页The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1980for their discoveries concerning genetically determined structures on the cell surface that regulate immunological reactions第一节、第一节、概述概述Baruj Benacerraf 1/3 of the prize USAHarvard Medical School Boston,MA,USA b.1920(in Caracas,Vene
2、zuela)Jean Dausset 1/3 of the prize France University de Paris,Laboratoire Paris,France b.1916George D.Snell 1/3 of the prize USAJackson Laboratory Bar Harbor,ME,USA b.1903 d.1996第二页,本课件共有69页主要组织相容性抗原系统的发现:主要组织相容性抗原系统的发现:第三页,本课件共有69页 一、组织相容性抗原一、组织相容性抗原 (histocompatibility antigen)(histocompatibility
3、 antigen)代表个体特异性的引起排斥反应的同种异型抗原,代表个体特异性的引起排斥反应的同种异型抗原,叫,也称移植抗原。叫,也称移植抗原。二、主要组织相容性抗原系统二、主要组织相容性抗原系统(major(major histocompatibility antigen system,MHS)histocompatibility antigen system,MHS)在众多的组织相容性抗原系统中,能引起强烈而迅在众多的组织相容性抗原系统中,能引起强烈而迅速排斥反应的抗原系统,称为,也叫主要组织相容性速排斥反应的抗原系统,称为,也叫主要组织相容性系统(系统(major histocompati
4、bility system,MHS)。第四页,本课件共有69页 三、主要组织相容性复合体三、主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,(major histocompatibility complex,MHC)MHC)编码编码MHS的基因在同一染色体上呈的基因在同一染色体上呈一组紧密连锁且具有高度多态性的基因一组紧密连锁且具有高度多态性的基因群,将这一连锁群统称为。群,将这一连锁群统称为。四、人类白细胞抗原四、人类白细胞抗原(human leukocyte(human leukocyte antigen,HLA)antigen,HLA)人类主要组织
5、相容性抗原系统。编码人类主要组织相容性抗原系统。编码该抗原的基因也称该抗原的基因也称HLAHLA。第五页,本课件共有69页不同物种动物中不同物种动物中MHS的名称不同的名称不同第六页,本课件共有69页第二节、第二节、MHC基因及其编码的分子基因及其编码的分子一、一、MHC基因分类及其多样性:基因分类及其多样性:(一)人和小鼠(一)人和小鼠MHC复合体中的基因座复合体中的基因座第七页,本课件共有69页HLA复合体及其编码的产物复合体及其编码的产物HLA复合体位于复合体位于6号染色体的短臂上,其分布号染色体的短臂上,其分布范围大约范围大约36004000 kb,含有至少,含有至少10个基因位个基因
6、位点;点;根据基因和编码产物的结构和功能的不同,将根据基因和编码产物的结构和功能的不同,将HLA复合体分为三个区域,即复合体分为三个区域,即、类基因区。第类基因区。第和和区内的多态基因分别编码区内的多态基因分别编码HLA-和和HLA-分子。分子。第第区内的基因仅有少数与免疫功能有关,其多编码区内的基因仅有少数与免疫功能有关,其多编码血清补体成分和其它血清蛋白,参与免疫应答的不同血清补体成分和其它血清蛋白,参与免疫应答的不同阶段阶段。第八页,本课件共有69页8 8 个个 MHC-基因,即基因,即HLA-A、-B、-C、-E、-F、-G、MIC-A(MHC class chain-related)
7、和)和MIC-B,散布于,散布于一些非免疫相关基因之间。一些非免疫相关基因之间。HLA-A、B 和和 C 是经典的是经典的类类 MHC基因,又称基因,又称 MHC-a 基因。它们具有明显的多态性,而且表达于几乎所基因。它们具有明显的多态性,而且表达于几乎所有有核细胞的表面。有有核细胞的表面。(二)(二)MHC类分子的分类、结构和分布类分子的分类、结构和分布1、分类:、分类:第九页,本课件共有69页HLA-E、-G 和和-F 属于非典型属于非典型 MHC 基因,又称基因,又称 MHC-b 基因。基因。作为作为HLA-类分子的重链,与类分子的重链,与15号染色体上号染色体上2微微球蛋白基因编码产物
8、,通过非共价键结合后,成球蛋白基因编码产物,通过非共价键结合后,成为为HLA-类抗原。类抗原。第十页,本课件共有69页HLA-类分子类分子的三维空间构型图的三维空间构型图第十一页,本课件共有69页 2.结构:结构:二条多肽链二条多肽链(非共价键连接的糖蛋白非共价键连接的糖蛋白,Ig超家族成员超家族成员):链(重链)链(重链):340个氨基酸残基,分子量个氨基酸残基,分子量44kDa,MHC-类基类基因编码,具有高度多态性。因编码,具有高度多态性。胞外区胞外区-1、2功能区功能区,抗原结合部位;是,抗原结合部位;是 分子多态性的基础。分子多态性的基础。3功能区,功能区,组成组成Ig样折叠,样折叠
9、,CD8分子结合部位分子结合部位;跨膜区跨膜区:3结构域的结构域的C端侧有一段较短的连接区。端侧有一段较短的连接区。胞内区:胞内区:约含约含30个氨基酸残基。个氨基酸残基。第十二页,本课件共有69页 2-微球蛋白(微球蛋白(2m):含含99个氨基酸残基,分子量个氨基酸残基,分子量12kDa,由,由15号号染色体基因编码。与染色体基因编码。与MHCI类分子的抗原性无类分子的抗原性无关,也不直接参与和抗原肽段的结合,对于该分关,也不直接参与和抗原肽段的结合,对于该分子重链在细胞膜表面的表达以及执行其正常生理子重链在细胞膜表面的表达以及执行其正常生理功能是必须的。功能是必须的。第十三页,本课件共有6
10、9页板书第十四页,本课件共有69页第十五页,本课件共有69页3、HLA-类分子的分布:类分子的分布:分布分布:有核细胞:有核细胞(含血小板和网织红细胞含血小板和网织红细胞)表表面。面。存在形式:存在形式:膜结合:膜结合:不同的组织细胞表达不同的组织细胞表达类分子类分子量不同,量不同,如:淋巴细胞如:淋巴细胞(最多最多),肾、肝脏,肾、肝脏及心脏及心脏(其次其次),神经组织,神经组织(很少很少)。可溶性:可溶性:存在于血清、初乳和尿液等体存在于血清、初乳和尿液等体液中。液中。第十六页,本课件共有69页类基因区共包含类基因区共包含9 9个免疫相关基因座个免疫相关基因座:包括:包括 HLA-DP H
11、LA-DP、DNDN、DM(DO)DM(DO)、DQ DQ 和和 DR DR 等等5 5个基因家族,每个家族包括个基因家族,每个家族包括 A A 和和 B B 两类基因座,分别编码两类基因座,分别编码 HLA-II HLA-II 和和 链。链。来自同来自同一个一个HLA-DHLA-D家族的家族的MHC-II MHC-II 和和 链组成膜表面链组成膜表面MHC-IIMHC-II分分子,不同家族的子,不同家族的 和和 链不能配对。链不能配对。第第II区区内内其其它它免免疫疫相相关关基基因因:抗抗原原加加工工提提呈呈相相关关基基因因抗抗原原肽肽转转移移物物基基因因(TAP1、TAP2);巨巨大大多多
12、功功能能蛋蛋白白酶酶体体基因(基因(LMP)。)。(三)(三)MHCII类分子的分类、结构和分布类分子的分类、结构和分布第十七页,本课件共有69页 B2 B1 AB B B2 B3 B1 B1 B2 B3 B4 B5A2 A1 A A2 A1ADP DN DODQ DR人人HLA复合体基因在染色体上的分布复合体基因在染色体上的分布第十八页,本课件共有69页HLA类分子的三维构型图第十九页,本课件共有69页 2.结构:结构:两条异质多肽链两条异质多肽链(非共价键连接的糖蛋白,非共价键连接的糖蛋白,Ig超家超家族成员族成员):链:链:1和和 2功能区功能区 链:链:1和和 2功能区功能区肽结合区:
13、肽结合区:1和和 1-抗原肽结合部位,决定抗原肽结合部位,决定类分子类分子 的的多态性;多态性;免疫球蛋白样区:免疫球蛋白样区:2 和和 2结构域与免疫球蛋白的结构域与免疫球蛋白的Cg g 3和和Cm4m4相似,具有非多态性。相似,具有非多态性。2 -CD4分子结合部位。分子结合部位。跨膜区:跨膜区:2 和和 2结构域结构域C端侧各有一个短的连接区。端侧各有一个短的连接区。胞浆区:胞浆区:第二十页,本课件共有69页第二十一页,本课件共有69页第二十二页,本课件共有69页 3、分布:分布:(1)APC-B细胞、单核细胞、单核/巨噬细胞、树突状细巨噬细胞、树突状细 胞;胞;(2)激活的)激活的T细
14、胞,精子和血管内皮细胞。细胞,精子和血管内皮细胞。第二十三页,本课件共有69页I类抗原分子类抗原分子 II类抗原分子类抗原分子肽结合区:结合多肽肽结合区:结合多肽免疫球蛋白样区:免疫球蛋白样区:结合结合CD4或或CD8跨膜区:锚定在跨膜区:锚定在细胞膜上细胞膜上胞内区:信号传递胞内区:信号传递小结:小结:第二十四页,本课件共有69页第二十五页,本课件共有69页组织组织MHC I类分子类分子MHC II类分子类分子T细胞细胞B细胞细胞巨噬细胞巨噬细胞其他抗原提呈细胞其他抗原提呈细胞胸腺上皮细胞胸腺上皮细胞中性粒细胞中性粒细胞肝细胞肝细胞肾脏细胞肾脏细胞脑细胞脑细胞红细胞红细胞+-+/-+-HLA
15、-、类抗原的分布类抗原的分布第二十六页,本课件共有69页(四)(四)HLA复合体遗传特征:复合体遗传特征:1、多态性多态性:第二十七页,本课件共有69页2)HLA多态性的原因:多态性的原因:HLA复合体的每一个位点均存在为数众多的复合体的每一个位点均存在为数众多的复等位基因,这是复等位基因,这是HLAHLA高度多态性的主要原因。高度多态性的主要原因。复等位基因:复等位基因:位于一对同源染色体上对应位位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为置的一对基因称为等位基因等位基因。在群体中占据。在群体中占据某同源染色体同一座位的两个以上的、决定某同源染色体同一座位的两个以上的、决定同一性状的基因。同一
16、性状的基因。第二十八页,本课件共有69页2、共显性(、共显性(codominance):HLA复合体中每一复合体中每一个等位基因均为共显性,从而大大增加了人群中个等位基因均为共显性,从而大大增加了人群中HLA表形的多样性表形的多样性。v 共显性:共显性:一对等位基因同为显性基因。一对等位基因同为显性基因。第二十九页,本课件共有69页3 3、HLA复合体遗传特征复合体遗传特征 1)单元型()单元型(haplotypes)遗传方式)遗传方式 单元型:单元型:同一条染色体上紧密相连基因同一条染色体上紧密相连基因的组合。的组合。HLA单元型:单元型:同一条染色体上不同同一条染色体上不同HLA基因的组合
17、。基因的组合。基因型:基因型:HLA基因在体细胞两条染色体基因在体细胞两条染色体上的组合称为基因型。上的组合称为基因型。表型:表型:某一个体某一个体HLA抗原特异性型别称抗原特异性型别称为表型。为表型。第三十页,本课件共有69页2)共显性:)共显性:一对等位基因的两个成员在杂一对等位基因的两个成员在杂合体中都表达的遗传现象。合体中都表达的遗传现象。3)连锁不平衡:)连锁不平衡:v基因频率:基因频率:是指群体中携带某一等位基因是指群体中携带某一等位基因的个体数目与携带该基因座位各等位基因的个体数目与携带该基因座位各等位基因个体数目总和的比例。个体数目总和的比例。v连锁连锁平衡:平衡:假设两个基因
18、座的两个等位基因,假设两个基因座的两个等位基因,其频率分别是其频率分别是p1和和p2,若它们之间的重组是随,若它们之间的重组是随机的,其联合的频率,即单元型频率机的,其联合的频率,即单元型频率h是是p1Xp2,这样这样的的结结果即果即为连锁为连锁平衡。平衡。第三十一页,本课件共有69页第三十二页,本课件共有69页第三节、第三节、HLA-、类抗原的主要功能类抗原的主要功能一、一、MHC在抗原呈递中的作用在抗原呈递中的作用 外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后,必须与外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后,必须与MHC-、类分子的肽结合区结合形成抗原肽类分子的肽结合区结合形成抗原肽MHC分分子复合体,该
19、复合体经转运表达于抗原呈递细胞的子复合体,该复合体经转运表达于抗原呈递细胞的表面,才能被相应的淋巴细胞识别,从而启动免疫表面,才能被相应的淋巴细胞识别,从而启动免疫应答反应。应答反应。第三十三页,本课件共有69页第三十四页,本课件共有69页(一)(一)MHCI类分子呈递抗原类分子呈递抗原三个阶段、一个场所三个阶段、一个场所三个阶段:三个阶段:抗原肽段产生、肽段转运到内抗原肽段产生、肽段转运到内质网、肽段与质网、肽段与MHCI类分子的结合和类分子的结合和表达。表达。一个场所:一个场所:内质网膜。内质网膜。第三十五页,本课件共有69页第三十六页,本课件共有69页1、内源性抗原肽段的产生、内源性抗原
20、肽段的产生(1)多肽的泛素化()多肽的泛素化(Ubiquitination)E1、E2、E3 激活泛素分子激活泛素分子 泛素分子与泛素分子与多肽多肽 形成多聚泛素多肽链复合物。形成多聚泛素多肽链复合物。使多肽去使多肽去折叠,稳定性降低,更易被蛋白酶体水解。另外,折叠,稳定性降低,更易被蛋白酶体水解。另外,提供了蛋白酶体的识别结合部位。提供了蛋白酶体的识别结合部位。(2)蛋白酶体的水解作用)蛋白酶体的水解作用第三十七页,本课件共有69页2、MHCI类分子的合成和组装类分子的合成和组装所需的分子伴侣有:所需的分子伴侣有:1)钙联接蛋白()钙联接蛋白(Calnexin):第一个分子伴侣,稳定):第一
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