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1、1,第八讲,主要组织相容性复合体 及其编码分子 Major Histocompatibility complex,2,The laws of transplantation,3,主要组织相容性复合体,移植排斥现象： 主要组织相容性抗原（MHS） 移植抗原组织相容性抗原 次要组织相容性抗原（mHS） 主要组织相容性复合体 (Major Histocompatibility complex, MHC) 编码主要组织相容性抗原分子的基因群。,4,主要组织相容性复合体,特点： MHC是编码主要组织相容性抗原分子的一群紧密连锁的基因群，控制机体的组织相容性、细胞间的相互识别、调节免疫应答。 MHC是多态
2、性最丰富的一个基因系统，拥有极大数量的等位基因，赋予种群巨大潜力以适应多变的内外环境。,5,主要组织相容性复合体,1900年Landsteiner发现人体ABO血型，引起了寻找各种动物红细胞抗原的热潮。 1939年Snell等在鉴定近交系小鼠血型抗原时发现4组抗原，证实第II组抗原与肿瘤及移植物的排斥密切相关，将之命名为H-2。 20世纪60年代Dausset在肾移植和输血反应中发现HLA的存在。 最初从白细胞表面发现，现在知道其表达不仅限于白细胞表面。,6,主要组织相容性复合体,脊椎动物中，从鱼到人类都存在结构和功能相似MHC遗传区域，如小鼠的MHC是H-2，猪的MHC是SLA，人的MHC是
3、HLA。 鼠H2 MHC 人HLA：人类白细胞抗原基因复合体 （Human Leukecyte Antigen Complex）,7,主要组织相容性抗原系统,一、MHC结构及其多基因特性 二、MHC的多态性 三、MHC分子与抗原肽的相互作用 四、MHC的生物学功能 五、HLA与临床,8,、经典的MHC I 类和II类基因,1.鼠H-2 第17对染色体短臂（P）,H-2的结构示意图,9,、经典的MHC I 类和II类基因,经典的H-2基因 K、D区类抗原 I区： IA （、链） IE类抗原（Ia抗原） S区 类抗原,10,、经典的MHC I 类和II类基因,HLA复合体的结构示意图,2.人HLA
4、：,11,、经典的MHC I 类和II类基因,2.人HLA：第6对染色体短臂（P） A、B、C区： 类抗原 D区： DR（IE） DQ（IA） 类抗原 DP LMP（蛋白酶体相关基因）：LMP2、LPM7； 与内源性抗原的处理有关； TAP（ATP结合多肽转运体基因）：TAP1、TAP2； 与抗原肽的转运、递呈有关 C区： 补体 类抗原 肿瘤坏死因子 热休克蛋白 21羟化酶,12,3,838,986 bp 224 genes on chromosome 6,Map of the Human MHC from the Human Genome Project,13,、I 类和II类基因的表达产物
5、 HLA分子, 位 点 编码抗原 抗 原 结 构 抗原分布 功 能 A 1.重链（链） HLA B 类抗原 同种异体特异性 几乎全身有核 1.参与移植排斥 C 2.轻链（2m） 细胞表面 2.识别靶细胞 种属特异性 DP 1.链 1.B 细胞 HLADQ 类抗原 同种异体特异性 2.巨噬细胞 1.参与免疫细胞 3.树突状细胞 间应答和调节 DR 2.链 3.活化T细胞 同种异体特异性 2.参与移植物抗 宿主反应 ,14,HLA I类分子及其编码基因的结构,15,1.HLA类抗原分子,16,1.HLA类抗原分子,类抗原分子 重链： 第6对染色体 A、B、C区1、2、3、跨膜区、胞内区 抗原肽结合
6、区 CD8识别 具有分子多态性，抗原识别部位 具有同种异体特异性； 分布于有核细胞表面；神经细胞和成熟的滋养层细胞不表达 -轻链： 第15对染色体2m； 有助于类分子稳定表达 有种属特异性；,17,2.HLA-抗原分子,18,HLA II类分子及其编码基因的结构,19,2.HLA-抗原分子,类抗原分子链： 1、 2 链： 1、 2 分子多态性； 具有同种异体特异性； 分布于B细胞、巨噬细胞、树突状细胞、活化的T细胞 表面； 功能： 参与免疫应答与调节（T、TT、TB 细胞的相互作用受类基因限制）； 参与移植物抗宿主反应（GVHR）；,20,1、血清补体成分编码基因C4B、C4A、Bf、C2,、
7、免疫功能相关基因,21,2、抗原加工提呈相关基因 、蛋白酶体亚单位（proteasome subunit beta type, PSMB) 基因PSMB8、PSMB9(LMP2、LMP7） 编码胞质中蛋白酶体成分，参与内源性抗原的酶解。,、免疫功能相关基因,22,2、抗原加工提呈相关基因 抗原加工相关转运物 (Transporter associated with antigen peptide,TAP) 基因TAP1和TAP2两个座位 TAP参与内源性抗原肽的转运，使抗原肽从胞浆中进入内质网腔,免疫功能相关基因,23,2、抗原加工提呈相关基因 、HLA-DM基因：参与外源性抗原的加工处理 、
8、HLA-DO基因：编码DM蛋白的负向调节蛋白 、TAP相关蛋白基因（tapasin)：I类分子装配、内源性抗原的加工提呈,、免疫功能相关基因,24,免疫功能相关基因,3、非经典I类基因： HLA-E：在羊膜和滋养层细胞表面高表达，HLA-E分子是CD94/NKG2家族的配体（NK、部分CTL），与病毒逃避免疫监视和母胎耐受相关。 HLA-G：在母胎界面的滋养层细胞表面高表达，参与母胎耐受。,25,3、炎症相关基因 、肿瘤坏死因子基因家族（tumor necrosis factor, TNF): 包括TNF-，LTA和LTB 3个座位，编码产物参与炎症、抗病毒和抗肿瘤作用。,、免疫功能相关基因,
9、26,3、炎症相关基因 、转录调节基因家族 包括I-kBL、B144、ZNF173、ZNF178，参与调节DNA结合蛋白NF-kB的活性。,免疫功能相关基因,27,3、炎症相关基因 、热休克蛋白基因家族（heat shock protein, HSP):参与炎症和应激反应，并作为分子伴侣在内源性抗原的加工、递呈中发挥作用。,免疫功能相关基因,28,、免疫功能相关基因, 、MCH I类相关基因（MIC)家族 MICA 61个等位基因，与NK细胞活性相关 MICB,29,免疫功能相关基因及其相关编码产物,30,主要组织相容性抗原系统,一、MHC结构及其多基因特性 二、MHC的多态性 三、MHC分子
10、与抗原肽的相互作用 四、MHC的生物学功能 五、HLA与临床,31,二、MHC遗传特点,1、单元性遗传 haplotype heritage 2、 多态性 Polymorphism 3、 连锁不平衡 Linkage disequilibrium,32,1、单元型遗传,单元型遗传：由于HLA复合体是一组紧密连锁的基因群，很少发生同源染色体之间的交换，通常以一个完整的遗传单位由亲代传给子代。 名词 HLA 单元型 （haplotype) : 同一条染色体上不同HLA座位等位基因的组合。 HLA 基因型（genotype): 由个体中的两个HLA单元型（分别来自父亲和母亲）组成。 HLA 表型 （p
11、henotype): 基因型表达产物构成该个体HLA 抗原的特异性型别。,33,HLA的单元性遗传,34,1、单元型遗传,由于HLA单元型遗传方式，家庭各成员HLA单元型的型别分布有以下规则： （1）、亲代与子代之间必然有一个单元型相同； （2）、同胞之间有3种可能性：两个单元型完全相同的几率为25%，两个单元型完全不同的几率也是25%，一个单元型相同的几率为50%。,35,共显性 (co-dominance),对每一个个体，任何一个座位均有2个等位基因，分别来自父母亲，并均能得到充分的表达。大大增加了人群中HLA 表型的数量。 由于人类是个随机婚配的群体，个体之间所有HLA等位基因完全相同的
12、概率极小。故每一个体所具有的HLA等位基因及其编码产物成为该个体独特的生物学“身份证”。 用于器官移植时供者的选择和法医中亲子鉴定,36,2、 HLA基因的多态性,高度的多态性（polymorphism) 是HLA系统的一个最重要的特点 等位基因（allele): 染色体同一基因座位的DNA序列在人群中存在许多变异体 多态性：一个基因座位在群体中存在多个等位基因，是群体概念,37,目前已知的HLA等位基因数量(3041) 2007年10月,HLA I类基因 HLA II类基因 A座位 B座位 C座位 DR座位 DQ座位 DP座位 基因数量 617 960 335 A座位 3 34 23 B座位
13、 626 87 127,38,3、连锁不平衡,基因频率：群体中某一特定等位基因与此座位中全部等位基因总和的比例。,随机婚配的群体中，在无新的突变和自然选择的情况下，基因频率可代代不变。,连锁不平衡（linkage disequilibrium): 在某一群体中，同一染色体上不同座位的两个等位基因同时出现的频率与预期值之间有明显的差异，可称此两等位基因存在连锁不平衡。,39,白人中HLA-A1的频率 0.275,HLA-B8的频率 0.158,A1-B8在同一单元型的预期频率为0.2750.158=0.043,在此群体中实际观察到A1-B8的频率为0.098,=0.098-0.043=0.055
14、,连锁不平衡的程度用连锁不平衡参数来表示,40,连锁不平衡的存在对人类的影响,（1）、限制群体中HLA单元型的多样性，给器官移植时寻找HLA相容体提供机会,（2）、HLA特异性和强度不同的免疫应答疾病的易感性和反应性不同,41,Population threatened with extinction,Different disease susceptibility of individual,42,主要组织相容性抗原系统,一、MHC结构及其多基因特性 二、MHC的多态性 三、MHC分子与抗原肽的相互作用 四、MHC的生物学功能 五、HLA与临床,43,1、HLA类抗原分子,44,2、HLA-
15、抗原分子,45,MHC-I类分子结构,46,MHC-II类分子结构,47,MHC Class I Variability,48,抗原肽和MHC分子相互作用的分子基础,酸洗脱抗原肽 锚定残基（anchor residue) 共同基序(consensus motif),49,50,51,抗原肽与MHC/分子结合示意图,52,MHC分子和抗原肽相互作用的特点,特定的MHC分子结合具有共同基序的抗原肽 一种类型的MHC分子可以识别一群有共同基序的抗原肽包容性 (flexibility),53,主要组织相容性抗原系统,一、MHC结构及其多基因特性 二、MHC的多态性 三、MHC分子与抗原肽的相互作用 四、MHC的生物学功能 五、HLA与临床,54,四、MHC的生物学功能,1、作为抗原提呈分子参与适应性免疫应答 、T细胞以TCR双重识别抗原肽和MHC分子MHC限制 、MHC分子提呈的抗原肽自身抗原肽和非己抗原肽antoimmunity 、MHC是决定某些疾病易感性的主要因素 、MHC参与种群基因结构的异质性,55,56,五、MHC的生物学功能,2、作为调节分子参与
