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1、第六章主要组织相容性复合物主要组织相容性复合物(majorhistocompatibilitycomplex,MHC是表达丁脊推动物有核细胞表面的一类具有高度多态性、含有多个基因座位，并紧密连锁的基因群。这些基因表达的蛋白就是主要组织相容性抗原。MHCCI初是从小鼠中发现的，1948年Georgesnell等在用经典遗传学方法分析肿瘤和其他组织移植引起的排斥现象时发现，机体识别某一移植物是自身的还是非自身的现象是有其遗传基础的。让同一代小鼠自交，可以得到纯系(inbredstrain)，在大约20代以后，每一个个体的染色体的等位基因(allele)都相同，即纯合子(homozygous)。每一
2、自交品系只表达亲代群体中的一类等位基因，不同的自交品系表达不同类的等位基因，即不同自交系个体之间是同种异型(allotype)。Georgesnell发现自身或同一自交系中的个体间进行皮肤移植，不出现排斥(rejection)现象，称为自体移植(autograft)或同系移植(syngraft)。当不同的自交系个体之间进行皮肤移植，即同种异型移植(allograft),则出现排斥现象。负责识别某一组织是同源的并予以接受，是外来的则加以排斥的基因被称为组织相容性抗原基因，表达这些抗原的基因就是组织相容性复合物。GeorgeSnell等鉴定出小鼠的一个遗传区域能导致快速排斥，是编码一种称为多态性血
3、型抗原皿的基因，也被称作主要组织相容性一2基因，简称Hr-2。后来Dausset丁1958年在人的白细胞上发现了与小鼠HR2具有同样功能的人类白细胞抗原(humanleukocyteantigen,HLA)。GeorgeSnell和Dausset因而丁1980年获得诺贝尔奖。研究表明脊椎动物都具有主要组织相容性复合物，但各种动物的MHCg称都不一样，表61歹0出了一些常见动物MHC勺名称。ft5-1不同动物种的MHC名肆种名称小鼠H2(hintncmnpatibility盼】大鼠RTl(AM)人类RIA比liman兔RLA(ruhbiileukocyte)豚欧GPLA(guineapigleu
4、kocyte家猪SLAtsusJomefiticusleukocyfrantift：)猴UhlmftcjiqunIrukwyl普曰ligiN.)MHC!初是因免疫移植排斥现象而被发现，但是它对免疫应答所起的重要作用是在研究小鼠和豚鼠对合成的多肽抗原免疫应答强度影响时发现的。进一步研究表明，MH（a抗原递呈和免疫应答调控方面具有极为重要的功能。由丁群体中不同个体之间MHC#在高度多态性不同个体对抗原的免疫应答强度和能力也存在一定的差异，因而在对疾病的易感性（susceptibility）和抗性也有所不同。MHC被认为是一组重要的免疫应答基因（immueresponsegene）。由于MH（M有高
5、度多态性特点.近年来的研究显示MHC定型及多态性分析与器官移植配型及移植成功率合关。MH（X是法医个体识别的重要标志。MH（M有重要咿哗呈功能，的抗原信号的传递具有一定的选择性，由丁不同人群的|Mh（|#由也就构成对不同疾病易感性和抗性的差异。本章看重倬:；一*MH麒结构耳序F5遗传规律，以及在罕七答方要作用。.织相容性抗原口主要刍传递芾质作晶y云少有也维街认识class哽）和MH（核的细胞表面，n（antigenpresenti两类MHg子结构不同，其抗原递呈功能也明显不同，表现为抗原的选择性和所递呈的细胞的选择以及晚瘦成侑颁底峋砌停事豚时的务着重介绍MHg子的/二二八士L帔点明：日一场风骂
6、结构和功能。0E指出MHCS、子的功能研究对其空同陆杨的MHg子以木E礼研究分析，使号y结构和功能H（Classn）t旨导抄卜部分的阡勾基础T类分子（MH类。MHC-分子表达丁所有有分细胞表面，如抗原递呈细胞,APC）B细胞、活化的T细胞及部分内皮细胞等。1. 一、第一类主要组织相容性抗原（MHC-I）分子MHC-1类分子的基本结构完整的MHC-1类分子含有两条多肽链：一条是a链，乂称重链，人的HLAI类分子的a链相对分子质量约4.4X104（小鼠约4.7X104），另一条称6链，乂称62微球蛋白（62Microglobulin,620,相对分子质量约1.2x104.是由非MHC基因编码。HL
7、41类分子a链有一个N寡糖基连接位点，而小鼠有2个。a链有5个主要的结构域（domain）,即a1（N端）、a2、a3、跨膜区及胞质区（C端），总长约367个氨基酸残基左右。其中a1、a2、a3各含约90个氨基酸残基，跨膜区约25个残基，胞质区约30个残基。在a3与跨膜区之间含有木瓜蛋白酶剪切位点。DonWiley等使用木瓜蛋白酶剪切HLI类抗原A2分子得到细胞外部分的分子结晶，并用丁X射线衍射晶象分析得到MHC子构象图（图6-1）。al、a2形成与抗原肽结合的区域，a2和a3分别形成63和约90个残基的二硫键连接的环。由丁a3和62m与免疫球蛋白包定区氨基酸顺序同源，所以共同构成Ig样区（i
8、mmunoglobulinlikedomain）（图62）。与该区域以非共价键（次级键）相联系的62微球蛋白（62m）约100个氨基酸残基，对稳定HL以分子空间构象有重要意义。在胞质区近埃基端含有潜在的磷酸化位点，这与细胞内信号传递有关。HI4-1HC-1禺分嫌悔域叭薰唔#土代中号由：,触憧：-附.】代代胸尾代*岛摩*口*2. MHG-1类分子的空间结构与功能a1和a2区共同形成了一个寡肽抗原结合槽。结合槽的底部由8条反向平行的6片层（6pleatedsheet）结构支撑着两条平行的a螺旋链（a一helix）。其中4条6片层和1条a螺旋结构由a1区肽链形成，另4条6片层和1条a螺旋结构由a2区
9、肽链构成，形成的结合槽的裂隙（cleft）大小约为25X10X11埃，可以结合911个氨基酸残基的肽段。这个结合槽很小，所以外来的蛋白质抗原必需经过剪切加工成9-11肽才能与MH&I分子结站合，进而递呈给T细胞而被识别。抗原肽与MHG-I类分子结合后形成持殊的空间结构和表位（epitope）被T细胞受体（Tcellreceptor,TCR兴别并与之结合。抗原的肽表位为TCR勺a和6链第三个互补决定区（complementaritydeterminingregion）CDR3所识别。a和6链的CDR3区最为多样性而MH&I类分子肽结合槽两边的a螺旋则与T细胞受体的CDR1和CDR2吉合。a3的I
10、g样区与细胞蠹T细胞或称杀伤性T细胞（cytolyticTlymphocyte,CTL）的TCR的共受体（Coreceptor）CD8结合。这与MHC-1类分子参与肽抗原介导的对靶细胞裂解杀伤作用相关（图6-3）。62m与a1、a2及a3区相互作用，对维持MHC-1类分子膜外正常的空间构象具有重要作用。62m分子不是由MHCS因编码的。人的62m基因定位丁15q2122,小鼠在第2号染色体上。62m全长约含99个氨基酸残基，含一个链内二硫键由第25和80位的两个半胱氨酸构成。氨基酸序列30%以上与Ig的包定区相似，所以也是免疫球蛋白超家族（Ig,superfamily）成员之一。由丁62m分子
11、较小，血活蛋白电泳位置处丁62区，故得名。当肾在重吸收功能下降时（如肾炎、肾移植等肾功能损害时），尿中可检测到62m在a链的跨膜区由约25个疏水氨基酸残基构成.而在胞质区近埃基端有许多磷酸化位点.如果去掉埃基端的这一部分，则会抑制MHC-1类分子的内部化，说明埃端还与MHC-1分子胞内流动有关。庇类分子与也原JIMtT组鹰殳体形虹.元体复A弱向&辄嫌.抵技原信息afj技慷通星费腼；raifr是脏伍（登尊4t；绑雁整誉T匣用二、第二类主要组织相容性抗原（MHC-U）分子1 .MHC-n类分子的基本结构MHn类分子是由两条非共价键相联的多肽链构成的：一条链长约230个氨基酸残基左右，另一条6链长度
12、也在230个氨基酸残基左右。两条链结构非常相似（图6-4）。a链相对分子质量约为3.2Xl043.4X104,6链相对分子质量约为2.9X1043.2X104,a链较6链重，主要由丁a链有两个N连接的糖基化基团，而6链仅有一个。每条链都分4个区，如a链由al、a2、跨膜区和胞质区构成。6链则由61、62、跨膜区和胞质区构成。a1、a2、61及62区各由约90个氨基酸残基构成，其中01、02、a2各含有一个链内二硫键。MHAU类分子的a1和61区共同构成与抗原肽结合的结构域(peptidebindingdomain)，与MH6-1类分子的a1、a2区构成的肽结合区很相似，但皿类分子是由两条链构成
13、(图6-4)。S6-4HHC-1类分子咨结构域用亲囹两：分副代表廉姑杓照扒，土讶别代表博雄的初阵就2 .MHe-n类分子的空间结构与功能1993年，Browm对MHH类分子HLDRI用木瓜蛋白酶水解的膜外片段进行X射线衍射晶象分析得知空间构象与I类分子基本相似。抗原肽结合槽底部分别由a1及61提供的8条反向平行的6折叠构成。两边分别由a1和61构成a螺旋，但II类分子的抗原肽结合槽两端是开放的，因此可以与较长的抗原肽结合。1030个氨基酸残基以上的肽段可以突出到结合槽以外。MHe-n类分子结合抗原肽后，其肽表位与T细胞受体的CDR3吉合，而II类分子肽结合槽两边的a螺旋则分别与TCR的CDRI
14、和CDR2吉合，形成MHCXT细胞的约束(restriction)。a2和62区序歹0较为保守，与Ig包定区同源，称Ig样区。皿类分子的该区域与T细胞表面的CD4分子结合。CD4是TCR的共受体.是辅助性T细胞(Th)特征性表面标记分子。因此MHH类分子具有与辅助性T细胞结合及抗原信号传递的限制性。MHC子这些不同的特异性识别是发挥免疫功能的分子基础。三、肽与MHg子结合的结构基础肽与MH6子是非共价键结合，两者相互作用的解离常数Kd约为106mol/1,是可达到饱和的，结合速度慢解离速度更慢。肽和MHGL问的亲和力较抗原与抗体之间的亲和力低得多。抗原与抗体相互作用的解离常数Kd为107-10
15、mol/L,肽与MHH类分子达到饱和结合需1530min。一旦结合，二者可保持结合状态几小时，甚至几周时间。MH&I类分子与肽的解离速度很慢，有时甚至需要破坏62m与a链的联系才能将肽分开。这种相对稳定的构象进一步保证了与T细胞的相互作用。每一个MH笏子在同一时间里只能与一个肽结合，多种不同的肽可以与同样的MH笏子结合。某一种肽与MHCM合物被T细胞识别的功能可因加入另一种结构相似的肽面板抑制。T细胞识别肽MHCT合物是高度特异的。不同肽与同一种MHC吉合就可以形成不同的表位，可与不同的T细胞结合。因而能够识别这些抗原表位的T细胞受体也有多种多样，每种TCR只识别某种特定的与MHC吉合的抗原肽
16、。抗原的种类成千上万，也决定了体内TCRR其相伴随的T细胞克隆也有成千上万种。这就构成了在同一个体内，不同细胞之间的基因及其表型的高度多样性(diversity)。MHAI分子结合的肽通常为9ll氨基酸，而MH&U类分子结合的肽为1030氨基酸甚至更长，并不影响其抗原递呈效果。经过对不同类MHg子结合槽中的肽以酸洗脱，以HPLC高效液相层析)分离纯化，并进行肽序列分析。结果发现它们有一些共同的结构特征，如与MHC一I分子结合的肽段内，某个位点和毯基端常有相同(或性质相似)的残基(图65)。这些残基是肽与某种MH笏子相生作用的“锚定残基”(anchorresidues)。MH笏子近氨基端与肽结合的结构域中，
