免疫生物学课件五-edu-coursewareshbacc

《免疫学原理》第四章主要组织相容性复合体MajorHistocompatibilityComplex（MHC）一、引言二、MHC基因1、多基因性－经典的I类和II类基因；－免疫功能相关基因2、多态性－HLA具有极为丰富的多态性；－连锁不平衡与单体型三、MHC分子1、经典的I类分子和II类分子2、MHC分子与抗原肽的相互作用四、MHC的生物学功能1、作为抗原提呈分子参与适应性免疫2、作为调节分子参与固有免疫五、MHC与临床医学1、HLA与器官移植2、HLA与疾病关联一、引言－参与适应性免疫的三个基因系统：BCR(Ig)、TCR与MHC固有免疫和适应性免疫的进化重组激活基因（RAG）插入有颌类脊椎动物基因组之后出现适应性免疫。一、引言－参与适应性免疫的三个基因系统：BCR(Ig)、TCR与MHC－MHC、组织相容性与移植物排斥IdentificationofmouseMHCbyconstructionofcongenicstrains远交系Outbredstrains近交系Inbredstrains同类系Congenicstrains重组系RecombinanttrainsskinskinacceptedrejectedacceptedrejectedskinskinH-2kK-I-S-DH-2bK-I-S-D-LH-2genecomplexH-2k/bKk-Ik-Sb-Db1/21/41/20ABAAAMousehistocompatibilityantigensandgraftsurvivalThischartgivestherejectiontimesforskingraftsbetweenmicedifferingatthemajorhistocompatibilityH-2locus(blue).GraftswhichdifferatmultipleminorlociarerejectedasquicklyasthosethatdifferatH-2.HLA(hunanleukocyteantigen):人类MHCSLA(swineleukocyteantigen)：猪MHCH-2(histocompatibility2):小鼠HLA基因；HLA分子；HLA抗原二、MHC基因1、多基因性－经典的I类和II类基因；－免疫功能相关基因多基因性:MHC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。第6号染色体短臂HLA区主要基因排列图HLA全长3600kb,共有224个基因座位，其中128个为功能性基因（有产物表达），96个为假基因。三类基因中表达者以不同颜色表示，不表达者皆为灰白色经典的MHCI类和II类基因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。免疫功能相关基因包括传统的III类基因，以及除经典的I类和和II类基因之外的多种基因，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。人和小鼠MHC中经典的I类、II类和血清补体成分编码基因（III类基因）及其产物的命名比较FGHAECBC2BfC4AC4BDRADRBDQADQBDPADPBDRADRB9DRB3DRB2DRB1DQA1DQB1DQB3DQA2DQB2DOBTAP2LMP7TAP1LMP2DMBDMADOADPABDPB1DPA2DPB2TAPBPCLASSIIMICAMICBIBLLTATNFLTBB144HSP70C2BfC4ACY021C4BCLASSIIICLASSICentromereGermlinegenesofHLAsystemPseudogenesClassicalclassIandIIgenesImmunefunction-relatedgenes一、经典的HLA基因－I类：HLA-A、HLA-B、HLA-CHLAIa－II类：HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DP二、免疫功能相关基因－血清补体成分编码基因：C4B、C4A、Bf、C2－抗原加工递呈相关基因：LMP、TAP、DM、DO、tapasin－非经典I类基因（HLAIb）：HLA-E、HLA-G－炎症相关基因：*肿瘤坏死基因家族：TNF(TNF)、LTA(LT)、LTB(LT)*转录调节基因或类转录因子基因家族：I-BL，B144、ZNF173*MIC（MHCI类相关基因）家族：MICA、MICB*热休克蛋白家族：HSP70HLA,agenecomplex二、MHC基因1、多基因性2、多态性－HLA显示极为丰富的多态性；－连锁不平衡与单体型多态性(polymorphism)指一个基因座位上存在多个等位基因(allele)。HLA基因系统的多态性及一些主要基因座位的等位基因数截至2006年7月，正式命名显示多态性的HLA基因座位有31个，共2320个等位基因。图中所示为常见基因座位的等位基因数。HLA基因系统的多态性及一些主要基因座位的等位基因数截至2006年7月，正式命名显示多态性的HLA基因座位有31个，共2320个等位基因。图中所示为常见基因座位的等位基因数。－MHC的多态性是一个群体概念。是种群中不同个体等位基因占有状态差异的表现。－个体间各个MHC基因座位等位基因占有状态的差异，是无亲缘关系个体间移植物发生排斥和对疾病具有不同易感性的主要原因。HLA-DRB1*0901和DQB1*0701是分别位于人类MHC复合体中的两个等位基因。他们在北方汉族人中的频率分别是15.6%和21.9%。按随机分配的规律，这两个等位基因同时出现在一条染色体上的机率应是上述两个频率的乘积：0.156×0.219＝0.034，即3.4%，然而实际上两者同时出现的频率是11.3%，为理论值的3.3倍。－连锁不平衡(linkagedisequilibrium)分属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机率高于随机出现的频率。－单体型（haplotype）染色体上MHC不同座位等位基因的特定组合。二、MHC基因1、多基因性2、多态性3、HLA基因表达的调控HLAI类和II类基因启动子区的顺式作用元件及其结合的转录因子右侧箭头指向的相反方向为HLAI类（上方）和II类（下方）基因转录启动子区。带英文字的彩色方框为I、II类基因专一性顺式作用元件，其上方为结合各个顺式作用元件的转录因子。中部的四对顺式元件-转录因子在两类基因中高度相似。启动子右侧的兰色筐和黑筐为真核细胞基因共用的顺式作用元件CCAAT和TATA。HLAII类反式激活因子(CIITA)结构及其对HLA-DRA基因转录激活的调控A、CIITA分子结构。N端棕色部分显示乙酰基转移酶活性，并与协同激活因子CBPBob1等结合；P/S/T：富含脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸结构域；ATP/GTPB：相应结构域；RFX结合：II类基因启动子RFX、NF-Y等结合部位。B、CIITA分子C端与结合于HLAII类基因（此处以DRA为例）启动子区顺式作用元件的多组份转录因子结合，N端与通用转录复合体（GTC）及协同激活因子（co-activator）结合，通过表观遗传学机制（包括组蛋白乙酰化及转录延伸）启动对II类基因的转录激活。FourpromotersfortranscriptionactivationofCIITAgeneCIITAgenep1p2p3p4DC?BIFN-IIIIIIIV三、MHC分子1、经典的I类分子和II类分子classIclassIIH-2K、H-2D、H-2L;H-2IA(I-A)、H-2IE(I-E)HLA-A、HLA-B、HLA-C；HLA-DR、HLA-DQ、HLA-DPmousehuman人和小鼠MHC中经典的I类、II类和血清补体成分编码基因（III类基因）及其产物的命名比较抗原肽结合槽抗原肽结合槽MHCI类分子（左）和II类分子（右）classIclassII:DR经典MHCI类和II类基因外显子与I类和II类分子结构域的对应关系A、I类基因及I类分子；B、II类基因及II类分子。L：前导区；Tm：跨膜区；C：胞质区；UTR：非翻译区HLAI类和II类抗原的结构、组织分布和功能特点HLA抗分子结构肽结合表达特点组织分布功能特点原类别结构域I类链45kD1+2共显性#所有有核识别提呈内源性抗原肽,与CD8(A,B,C)(2m12kD)*细胞表面结合,对CTL的识别起限制作用II类链35kD1+1共显性APC,活化识别提呈外源性抗原肽,与CD4(DR,DQ,链28kD的T细胞结合，对Th的识别起限制作用DP)*2m编码基因在15号染色体。#同源染色体对应座位上的两个等位基因都能得到表达。三、MHC分子1、经典的I类分子和II类分子2、MHC分子与抗原肽的相互作用－MHCI类和II类分子抗原结合槽的结构特点－MHC分子接纳抗原肽的共用基序－MHC-抗原肽相互作用中等位基因特异性及其意义－T细胞识别抗原中的MHC限制性进入MHCI类和II类分子抗原结合槽的抗原肽长度不同，显示不同的锚着位(anchoposition)－I类分子抗原结合槽两端封闭，接纳的抗原肽长度有限，为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较大，为13～17个氨基酸残基甚至更多。TLWVDPYLVLLDVPIAVSLLPAIVLYMNGTMSLMLLALLYLALWLFFGLDIIRPQPEDKELKNIEAEQCVKFTDRWDAPNTSLYYTKFTPEYLLTERYPTALADDPILVVVVVTSLKDKKLYKGPAYD123456789等位基因抗原肽氨基酸残基组成残基数抗原肽来源HLA-A*0201（I类）HLA-DRB1*0405（II类）99109991413141715蛋白磷酸酶389-397BCTI蛋白103-111IP-30信号肽27-35酪氨酸激酶369-377酪氨酸激酶1-9黑色素瘤抗原热休克蛋白68-81ras相关蛋白86-982微球蛋白83-96PKM2101-117组织蛋白酶C62-76核心序列残基（锚着位）核心序列残基非核心序列残基各种天然抗原肽藉助特定锚着残基和不同的HLA等位基因分子相结合共用基序xL/MxxxxxxL/VMHC分子和抗原肽的相互作用*不同的抗原肽结合MHC分子时具有不同的锚着位和锚着残基（anchorresidue）*不同的MHC等位基因分子接纳抗原肽启用不同的共用基序（consensusmotif）－能够和同一类MHC分子结合的抗原肽，其锚着位和锚着残基往往相同或相似。－例如HLA*0201分子所接纳的抗原肽有一个显示相互作用特点的共用基序（consensusmotif），即x-L/M-x-x-x-x-x-x-L/V（x代表任意氨基酸残基）。ABC利用共用基序通过肽合成和功能测定确定抗原的功能性表位从抗原一级序列中寻找符合共用基序xPxxxxxxL的五条九肽并人工合成，作为表位候选肽段（分别以五种颜色表示）；B.测定需要该共用基序的MHCI类分子与候选肽段的亲和力及结合能力，选择高亲和力者（绿色）；C.以淋巴细胞克隆扩增实验对选中的肽段作功能性验证，确认其具有通过TCR激活T细胞的能力，并以此发展成肽疫苗。不同H-2II类分子识别和递呈小鼠白血病病毒胞膜蛋白的不同表位三种H-2II类等位基因分子I-As、I-Ab和I-Eb结合抗原肽时启用不同的共用基序，因而分别结合并提呈小鼠白血病病毒胞膜蛋白MuLVenv同一分子的三个不同抗原肽序列145-158、255-271和454-469。H-2抗原肽123456789I-As共用基序xITxxxxHxMulvenv255-269IRLKITDSGPRVPIGIgG2a75-91WPSQSITCNVAHPASSTTIR203-218KPTEVSGKLVHANFGTI-Ab共用基序xNxxxxTPxMulvenv145-158HNEGFYVTPGPGRPIi85-99RPVSQMRMA