主要组织相容性抗原
《免疫学》主要组织相容性抗原 ppt课件
河南工业大学生物工程学院生物技术系
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ppt课件
二、人类 HLA复合 体
HLA复合体：第六号染色体, 100余个基因座位，按其产物的 结构、分布与功能分为三群。
1．HLA-I类基因
* 经典I类基因：包括HLA-A、-B、-C，其编码的抗原参与递呈 内源性抗原。
*2非．经HL典AI-类II类基基因因:包括HLA-E、-G、-F,其生物学功能尚不清楚。
（anchor residue）。
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２．参与T细胞限制性识别
３．MHC分子的其他生物学作用 * 参与T细胞在胸腺的发育 * 诱导同种移植排斥反应 * 参与对免疫应答的遗传控制
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医学的关系
(一) HLA与疾病的相关性 (三) HLA与同种器官移植
携带某一HLA型别的个 * 供、受者间组织相容性主 体对特定疾病表现为易 要取决于HLA型别相合程 感性或抗性的现象。 度。
第八章 主要组织相容性抗原
一、基本概念
* 组织相容性抗原/移植抗原：引起排斥反应的抗原，代表个体特异性的抗原。 * 主要组织相容性抗原：引起快而强排斥反应的组织相容性抗原。
* 主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)：
染色体上的一组紧密连锁的基因群，其编码产物参与抗原提呈、制约细胞间 相互作用及诱导免疫应答。
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* 人类MHC → HLA复合体 → 编码HLA抗原; * 小鼠MHC → H-2复合体 → 编码H-2抗原;
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
主要组织相容性抗原系统
治疗成为可能，通过了解患者的基因型和疾病特点，可以为患者提供更
有效的治疗方案。
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主要组织相容性抗原系统的未 来研究方向
基因功能研究
深入研究MHC基因的变异和多 态性，了解其在不同物种和个 体间的功能差异。
探索MHC基因与其他基因的相 互作用，以及它们如何共同影 响免疫系统的功能。
解析MHC基因在个体发育和进 化过程中的功能和演化机制。
免疫学研究
免疫应答机制
主要组织相容性抗原系统在免疫应答中起着重要作用，通过研究其主要组织相容性抗原的表达和功能 ，有助于深入了解免疫应答的机制和调控。
免疫细胞分化与功能
主要组织相容性抗原系统对免疫细胞的分化、发育和功能具有重要影响，研究其与免疫细胞之间的相 互作用有助于揭示免疫细胞的调控机制。
疫苗研发
基因多态性
遗传变异
主要组织相容性抗原系统的基因 多态性是指不同个体之间存在基 因序列的差异，这些差异导致了
个体间免疫应答的差异。
疾病易感性
基因多态性影响个体对疾病的易感 性，某些基因型可能增加对某些疾 病的易感性，如感染性疾病、自身 免疫性疾病等。
个体化医疗
基因多态性在个体化医疗中有重要 应用价值，通过了解个体的基因型 ，可以为患者提供更精准的治疗方 案。
种免疫相关疾病。
研究MHC分子在疫苗设计中的 潜在应用，以提高疫苗的免疫效
果和特异性。
探索MHC分子在个体化医疗和 精准医学中的应用前景，为疾病 预防和治疗提供新的策略和手段
。
THANKS。
基因定位与克隆
基因定位
主要组织相容性抗原系统的基因位于 特定的染色体区域，通过遗传标记和 染色体定位技术确定了其精确位置。
基因克隆
主要组织相容性抗原抗体
↓转运至APC表面 递呈给CD8+T细胞识别
（
三 ）
（
MHC- II
溶
酶
体
途 径
类 分 子
途
径
）
外源性抗原
（内质网中）
新合成MHC-II类分子
↓
+
恒定链（Ii）
吞噬小体
（抗原结合槽为Ii所占据）
↓
吞噬溶酶体
↓ （与吞噬溶酶体融合）
↓（蛋白酶作用）
Ii被降解并暴露
形成10-17 A的抗原肽 MHC-II类分子抗原结合凹槽
主要组织相容性复合体
Major Histocompatibility Complex (MHC)
☆ MHC 分子的概述和分类 ☆ MHC 分子的结构和分布 ☆ MHC 的生物合成和提呈抗原 ☆ MHC 分子的功能
一 MHC的概述和分类
概述：主要组织相容性复合体(Major
Histocompatibility Complex ，MHC)为一基因 群（gene complex)，其编码的产物称为 MHC分子或MHC抗原，是移植排斥反应的主 要决定簇，在组织相容性的决定中起着主要 作用。
• 抗体的分布：
1）血清（主要） 2）组织液及外分泌液
免疫球蛋白的分子结构
一、免疫球蛋白的基本结构
N端
可 VL 变 区
VH
CH1 CL
VH VL
CH1
CL Fab段
恒 定 区
铰 链 区
F 段 CH2 CH2
C
CH3 CH3
C端
1、重链和轻链
重链可分为μ、γ、α、δ、ε链；轻链可分为κ、λ型。
主要组织相容性抗原
MHC class II molecule structure
Peptide
a-chain
b-chain
Cleft is made of both a and b chains
MHC具有更多的功能。其编码产物是免疫应答的 关键成分。
➢MHC：是位于人和动物某对染色体的特定 区域上的一组紧密连锁的基因群，其产物的 主要功能是参与抗原递呈、制约细胞间相互 作用及诱导免疫应答。 ➢MHC名称各异，但结构、产物和功能相似。 人MHC HLA复合体 编码HLA抗原 鼠MHC H-2复合体 编码H-2抗原
主要组织相容性抗原
移植物的排斥反应
主要组织相容性抗原 Major histocompatibility antigen
三峡大学医学院：宋银宏
主要内容
❖ 一、MHC基因的组成及定位 ❖ 二、MHC分子的分布、结构与功能 ❖ 三、 MHC的遗传学特点
四、HLA与医学实践
简介
➢ MHC的发现：移植排斥反应 相容性抗原 主要组织相容性抗原 MHC 。从现象到本质。 ➢ MHC认识的发展：移植不是自然现象，隐喻
HLA II类分子肽结合槽
a-chain
Peptide
b-chain
MHC class II accommodate peptides of >13 amino acids
MHC分子抗原肽结合槽
MHC的功能
1、参与加工和提呈抗原
MHC分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽 →形成MHC分子-抗原肽复合物 →以MHC限制性的方式供T细胞识别 →启动特异性免疫应答。
主要组织相容性抗原系统
主要组织相容性抗原系统主要组织相容性抗原系统（MHC）是人类体内一组与免疫系统密切相关的分子。
它在免疫应答中起着关键的作用，帮助身体识别自身和非自身物质，从而维持身体的免疫稳态。
本文将介绍MHC的结构、功能以及与疾病相关的重要性。
一、MHC的结构MHC主要分为两类：类I和类II。
类I MHC分子广泛分布在人体的几乎所有细胞表面，而类II MHC分子则主要表达在免疫细胞表面，如巨噬细胞、树突细胞和B细胞等。
两类MHC分子均由α和β链组成，通过肽结合槽来呈递抗原。
类I MHC分子的α链与β2微球蛋白（β2m）相互结合，肽结合槽通常呈现较短的抗原肽，长约8-10个氨基酸残基。
类I MHC抗原槽的底部与α链的一部分形成，而顶部主要由两个α螺旋组成。
类II MHC分子的α和β链都有相应的肽结合槽，呈现较长的抗原肽，通常由13-25个氨基酸残基组成。
相对于类I MHC，类II MHC的抗原槽形状和结构较为灵活，允许结合较长的抗原肽。
二、MHC的功能MHC分子的功能主要体现在两个方面：抗原呈递和免疫识别。
1. 抗原呈递MHC分子通过抗原呈递来将外源或内源抗原肽呈现给T细胞，从而激活免疫应答。
类I MHC分子主要呈递内源抗原肽，如由细胞内降解产生的肽段。
这些抗原肽与MHC分子结合后，被转运到细胞表面，供CD8+ T细胞识别。
类II MHC分子则主要呈递外源抗原肽，如吞噬细胞摄取的蛋白质，通过内吞作用形成的抗原泡等。
这些抗原肽与MHC分子结合后，被转运到免疫细胞表面，供CD4+ T细胞识别。
2. 免疫识别MHC分子的另一个重要功能是参与免疫细胞之间的识别和相互作用。
MHC分子表面的变异位点决定了它们与T细胞受体（TCR）的结合特异性，从而确保T细胞的特异性识别和激活。
MHC分子的多样性使得它们能够呈现广泛种类的抗原肽，并与TCR发生特异性相互作用。
这种相互作用触发了一系列免疫信号传导，导致T细胞的活化和免疫应答。
组织相容性抗原
组织相容性抗原(histocompatibilityantigens) ：器官移植时诱发排斥反应的抗原，是决定受者与供者组织相容性的抗原，即受者接受供者移植器官的能力。
机体内与排斥反应有关的抗原系统多达20种以上，其中能引起强而迅速排斥反应者称为主要组织相容性抗原，其编码基因是一组紧密连锁的基因群，称为主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex,MHC）。
不同种属的哺乳类动物其MHC及编码的抗原系统有不同的命名，小鼠的主要组织相容性抗原系统称为H-2系统，人的则称为人白细胞抗原系统（human leucocyte antigen,HLA）。
但它们的组成结构、分布和功能等却很相似。
迄今对人类MHC的认识在很大程度上也来自对小鼠MHC即H-2复合体的研究。
小鼠由于具有繁殖快、易于饲养等特点成为进行MHC研究的最重要动物。
人类的主要组织相容性抗原由MHC的经典Ⅰ类基因组编码, 分为HLA Ⅰ类分子和HLAⅡ类分子, 前者表达在除红细胞外所有细胞的表面, 后者表达在一些淋巴组织的特定细胞表面.HLA分子的结构与分布：HLAI类分子由重链(α链)和轻链(β2m)组成, α链为跨膜结构，其胞外段有α1、α2、α3结构域，HLAI类分子可分为四个区：(1)肽结合区: 为与抗原多肽结合部位, 属多态性区域，包括α1、α2结构域；(2)Ig样区: 与CTL表面CD8分子结合的部位,属非多态性区域，即α3结构域；(3)跨膜区：固定MHC-I类分子于膜上；(4)胞浆区：参与胞内信号传递；(5)b２m：维持MHC-I类分子空间构型的稳定性。
HLAI类分子广泛分布于各种有核细胞及血小板表面HLA I类分子结构模式图；B．极面观；C．侧面观。
HLAII类分子由HLA基因编码的α链和β链组成,胞外段分为α1、α2、β1、β2结构域。
(1)肽结合区: 由α1、β1结构域组成，为与抗原多肽结合部位, 属多态性区域；(2)Ig样区: 由α2、β2结构域组成，与Th细胞表面CD4分子结合的部位,属非多态性区域；(3)跨膜区：固定MHC-II类分子于膜上；(4)胞浆区：参与胞内信号传递。
主要组织相容性抗原系统
+/- +++ ++ +++ +++ - - - - -
HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的分布
HLA-Ⅰ、Ⅱ类抗原的主要功能
抗原呈递作用：
外来抗原被抗原呈递细胞摄取和处理后，必须与MHC- Ⅰ 、Ⅱ类分子的肽结合区结合形成抗原肽－MHC分子复合体，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，从而启动免疫应答反应。
HLA-Ⅰ类和Ⅱ类抗原的分子结构
肽结合区：结合多肽 免疫球蛋白样区：结合CD4或CD8 跨膜区：锚定在细胞膜上 胞内区：信号传递
I类抗原分子 II类抗原分子
肽结合区：结合多肽 免疫球蛋白样区： 结合CD4或CD8 跨膜区：锚定在 细胞膜上 胞内区：信号传递
MHC I类分子的结构
群体分子流行病学调查显示，某些疾病的发生与一种或几种HLA抗原的表达相关，因此HLA作为一种疾病发生的遗传标志可用于疾病的辅助诊断、预测、分类及预后判断。 带有某种HLA型别不代表一定会患病。
HLA与疾病的相关性：
HLA-Ⅰ类分子的表达降低与肿瘤的发生有关；HLA-Ⅱ类分子表达异常与自身免疫病的发生有关。
每个基因编码的产物为HLA-Ⅰ类分子的α链，与β2微球蛋白组成异二聚体，表达在细胞膜上。
Ⅰ类基因区包括3个主要的基因座位 B, C 和 A，以及新确定的基因座位。
a2
a3
a1
b2m
编码基因位于 15号染色体
主要组织相容性抗原
次要组织相容性抗原 :引起较弱排 斥反应的组织相容性抗原
次要组织相容性复合体 指编码次要组织相容性抗原的基因。
(minor histocompatibility complex，mHC)
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MHC抗原
• MHC基因的组成及定位 • MHC分子 • MHC遗传特点 • HLA与临床医学
6
一、MHC的基因组成及定位 • 人类MHC亦称为HLA (Human Leukocyte Antigen)，位于第六 号染色体短臂(6p21.31,DNA长度 约3600kb)。
B1 B6
B9
B1 B6
B5 B9
B1 B2 B3
B9
B1 B7 B8 B4 B9
B1
B9
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3、MHCⅢ类基因
• 编码补体（C2、C4、Bf） • 编码细胞因子（TNF） • 编码热休克蛋白70（Hsp70）
HLAⅢ基因及非经典的HLAⅠ、Ⅱ类基 因统称为免疫应答相关基因
III 类基因区
C4A C2 TNF
I 类基因区
MICA
MICB B C E A F G
经典
HLA-B HLA-A HLA-C
编码Ⅰ类分子的α链
组织分布极为广泛
非经典：HLA-E、HLA-G、HLA-F
MHCⅠ类链相关基因（MIC）：NK细胞 表面激活型受体的配体
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2、MHCⅡ类基因（34）
• 经典
HLA-DP HLA-DQ HLA-DR
3
• 主要组织相容性抗原: 引起快而强排斥反应的组织相容性抗原
• 主要组织相容性复合体 (Major Histocompatibility Complex，MHC) — 指编码主要组织相容性抗原的基因，是紧 密连锁分布于某一染色体片段的一组基因群。
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1.2 HLA II类基因
❖经典HLA II类基因:II区的DP，DQ和DR。 ❖免疫相关基因：包括抗原处理相关转移基因（TAP1、
2）；蛋白酶体亚单位基因（PSMB）；HLA-DM基
因；HLA-DO基因；TAP相关蛋白基因其产物与抗 原加工提呈相关。
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MHC的功能
1、参与加工和提呈抗原
MHC分子的抗原结合凹槽选择性结合抗原肽 →形成MHC分子-抗原肽复合物 →以MHC限制性的方式供T细胞识别 →启动特异性免疫应答。
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抗原肽与MHC分子作用的基础
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2.参与T细胞在胸腺的发育
三峡大学医学院：宋银宏
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主要内容
❖ 一、MHC基因的组成及定位 ❖ 二、MHC分子的分布、结构与功能 ❖ 三、 MHC的遗传学特点
四、HLA与医学实践
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简介
➢ MHC的发现：移植排斥反应 相容性抗原 主要组织相容性抗原 MHC 。从现象到本质。 ➢ MHC认识的发展：移植不是自然现象，隐喻
b-chain
Cleft is made of both
a and b chains
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HLA II类分子肽结合槽
a-chain
Peptide
b-chain
MHC class II accommodate peptides of >13 amino acids
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MHC分子抗原肽结合槽
复习： LDA、CD和AM
LDA、CD的概念 参与T\B细胞识别及信号传导的CD 参与T\B细胞活化的共刺激信号的CD 何为Fas？其配体为何？ AM的概念和生物功能
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移植物的排斥反应
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主要组织相容性抗原 Major histocompatibility antigen
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多态性机制1 复等位基因
遗传学上将某一个体同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因 （Alleles）; 当群体中位于同一位点的等位基因多于两种时，称为复等 位基因（multiple alleles）
In the human population, over 4297 MHC alleles have been identified
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2 HLA II类分子
由α链和β链组成。分为： 1.肽结合区(a1/b1) 2. β2区：与CD4结合 3 跨膜区：固定 4 胞浆区：信号转导 表达于APC细胞、活化T 细胞和胸腺上皮细胞
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MHC class II molecule structure
Peptide
a-chain
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一、MHC的基因组成及定位
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MHC的基因组成及定位
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1.人类HLA复合体
HLA复合体位于人 第6号染色体短臂, 迄今HLA复合体内已
鉴定出224个基因 座位(locus)，按其 产物的结构、分布 与功能分为三群。 特点是多基因性
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1.1 HLA I类基因
❖经典HLA I类基因：远离着丝点I区的A、B和C 三 个亚区，编码其重链(α链)。HLAI类分子的β链由 第15号染色体编码。
T细胞在胸腺中的发育涉及复杂的选 择过程，无论是阳性选择或阴性选择， 均有赖于MHC-Ⅰ类和Ⅱ类分子参与（详 见第 九章）。
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3.参与T细胞限制性识别
抗原X特异性的 TCR与APC之间 MHC型别相同
识别
抗原相同，但
MHC型别不同 不识别
MHC型别相同 ，但抗原不同
不识别
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参与T细胞限制性识别
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MHCI类分子在外周血、脾脏、淋巴结及胸腺淋巴C表达 最高；皮肤、肺、肾、心、肝次之；神经细胞和滋养层细 胞不表达。
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HLA I类分子肽结合槽
a-chain
Peptide
b2-M
MHC class I accommodate peptides of 8-10 amino acids
MHC具有更多的功能。其编码产物是免疫应答的 关键成分。
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➢MHC：是位于人和动物某对染色体的特定 区域上的一组紧密连锁的基因群，其产物的 主要功能是参与抗原递呈、制约细胞间相互 作用及诱导免疫应答。 ➢MHC名称各异，但结构、产物和功能相似。 人MHC HLA复合体 编码HLA抗原 鼠MHC H-2复合体 编码H-2抗原
多态性： 复等位基因与共显性
★ 由于群体中的突变，同一座位的不同等位基因系 列称为复等位基因，这是HLA高度多态性的最 主要原因。
• MHCI类分子将抗原肽提呈给CD8T细胞， • MHCII类分子将抗原肽提呈给CD4T细整胞理ppt。
4.参与调节NK细胞和CTL胞毒作用
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5.参与免疫应答的遗传控制
6.参与免疫调节
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三、MHC的遗传学特点
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1. 多态性
多态性：指随机婚配群体中，同一基因座位可能 存在两个以上等位基因。因而MHC的多态性是一 个群体概念，指群体中不同个体在等位基因拥有 状态上存在差别。 等位基因：位于同源染色体上对应位置的一对基 因。就个体而言，染色体上任一基因座位只能有 来源于父母同源染色体的2个等位基因。
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Class I
852
Class II
3134 alleles 965
1163sms
626
138
3 28 35 107
A BC
ab ab ab DR DP DQ
Data from /HIG/index.html July 2002 整理ppt
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1.3 HLA III类基因
❖免疫相关基因。 *编码补体C4、Bf、C2的基因 *编码炎症相关分子TNF、HSP70等基因。 ❖HLAIII类基因和非经典I和II类基因统称为免疫
应答相关基因。
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二、MHC分子的结构、功能
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1.HLA I 类分子
HLA-I类分子 由α链 和β2m组成，分布于 所有有核细胞表面。 1.多肽结合区α1 α2 2.Ig样区:与CD8结合 3.跨膜区:固定 4.胞内区：信号传导。