MHC及其编码分子
mhc及其编码分子
基因类别 HLAI类
HLAII类
AB
C DR DRB DQ DQ A 1/3 A1 B1
等位基因 478 805 256 3 数
527/2 34 73 3
抗原特异性
28 62 10 24
9
合
计
DP A1
DP B1
D W
(含
其
他）
23 125 117 2641
α2
α1
α3
HLA-II类分子的结构：II类分子由α链和β链 组成。两条链均由HLA-II类基因编码，均有胞 外区、跨膜区和胞内区，胞外区均有两个功能 区。 α1 β1组成肽结合槽，是与外源性抗原 肽结合的部位， β2是被CD4分子识别、结合 的部位。
主要分布在专职APC上（B、DC、Mǿ）
β1
antigen system,MHAS）。编码MHAS的基因称 为主要组织相容性复合体（major histocompatibility complx,MHC)
MHC的概念：MHC是位于哺乳动物某一染色体上的
一组紧密连锁的基因群，其产物是参与抗原呈 递和T细胞激活的关键分子，在免疫应答的启 动和免疫调节中发挥重要作用。 人的MHC统称为HLA复合体（human leucocyte antigen complex) ，位于第6号染色体上，小 鼠的MHC称H-2复合体，位于第17号染色体上。
三、I类和II类基因的表达产物HLA分子
HLA-I类和II类分子在结构、组织分 布和功能上各有特点。
HLA-I类分子的结构 ：
I类分子由重链（α链）和β2m组成。 α链为 HLA-I类基因编码的产物，由胞外区、跨膜区 和胞内区组成。胞外区有α1、 α2和α3三个 结构域。 α1、 α2组成肽结合槽，是与内源 性抗原肽结合的部位； α3是被CD8分子、识 别结合的部位。β2m是由第15号染色体编码的， 只在胞外区与α链借非共价键连接。 I类分子 由重链（α链）和β2m组成，分布于所有有核 细胞表面。
主要组织相容性复合体MHC及其编码分子医学免疫学课件
MHC Ⅰ分子结合多肽的分型
｛一，平直〔flat) 或者无特征型〔featureless) 二，过度膨出型〔buldged〕 三，特征型〔featured〕
｛ 一，自限型 二，非自限型
xxY/V/I/FxxV/I/L/ExT/V/L/S/NxxD/Ex
抗原肽和MHC分子相互 作用的特点
“受体〞 配体
免疫无关基因：如位于 Ⅲ 类基因区、参与类固醇合成的21羟化酶 基因(CYP21)，以及一批无产物表达的假基因。 这些集中反映了HLA基因复合体构成上的多基因特性。
MHC (HLA)的遗传特点
一，单倍型遗传〔genetic haplotype):指一条染色体上HLA各位点基因紧密连锁 组成基因单位。
第二节 MHC的多态性
一、多态性的根本概念
多态性(polymorphism)指一个基因座 位上存在多个等位基因(allele)。对某一个 基因座位，一个个体最多只能有两个等 位基因，分别出现在来自父母方的同源 染色体上。因而MHC多态性是一个群体 概念，指群体中不同个体在等位基因拥 有状态上存在差异。
内容
一， MHC定义 二，MHC结构及特性 三，MHC〔HLA)分子结构 四，MHC (HLA)生物学意义
MHC基因的发现主要得益于近交系小鼠〔inbred mice 〕及同类系小鼠〔congenic mice〕的出现，以及藉不 同近交系小鼠进行皮肤移植和肿瘤移植的排斥实验。
1980
Jean Dausset France
抗原肽和MHC分子相互作 用的分子根底
分析从HLA分子抗原结合槽中洗脱下来的 各种天然抗原肽的一级结构，发现这些抗原肽往 往带有两个或两个以上和MHC分子凹槽相结合 的特定部位，称锚定位，该位置的氨基酸残基称 为锚定残基(anchor residue)。
mhc基因群编码
mhc基因群编码
MHC（主要组织相容性复合物）基因群编码一组蛋白质，包
括MHC-I和MHC-II。
MHC-I位于细胞表面，能够呈现内源
性抗原给CD8+ T细胞反应，起到识别细胞内感染的作用。
MHC-II主要出现在抗原呈递细胞（如树突状细胞、B细胞、
巨噬细胞等）表面，能够呈现外源性抗原给CD4+ T细胞反应，引导B细胞进行抗体产生。
MHC基因群编码的多态性是决定
个体之间免疫反应差异和易感性的主要因素之一。
MHC基因群编码的多态性来源于其基因的多变性和多个等位
基因的存在。
不同等位基因的表达会影响到MHC分子的结构
和功能，进而影响个体对外来抗原的识别和免疫反应的强度。
此外，MHC基因群还与许多疾病的发生和发展有关，如自身
免疫病、感染性疾病等。
对于许多转基因技术和疫苗研究来说，MHC基因群的多样性是一个需要考虑的重要因素，因为它直
接关系到疫苗或者治疗的免疫原性和有效性。
mhc基因的分类
mhc基因的分类MHC基因的分类MHC（Major Histocompatibility Complex）是一类高度多态性的基因群，存在于人类和其他哺乳动物的染色体上。
MHC基因与免疫系统密切相关，它们编码着一类受体分子，这些受体分子能够将抗原呈递给免疫细胞，从而引导和调控免疫反应。
MHC基因的分类主要包括MHC-I类和MHC-II类。
MHC-I类分子主要存在于几乎所有的核细胞表面，并且在外源性抗原呈递和免疫监视中起着重要作用。
MHC-I类分子由三个基因编码：HLA-A、HLA-B和HLA-C。
这些基因的多态性使得不同个体之间的MHC-I类分子表达存在差异，从而导致个体之间的免疫应答差异。
MHC-I类分子主要与CD8+T细胞相互作用，通过呈递抗原片段来激活CD8+T细胞，从而引发细胞免疫反应。
此外，MHC-I类分子还参与调节NK细胞的活化和抑制。
MHC-II类分子主要存在于抗原呈递细胞表面，如树突状细胞、B细胞和巨噬细胞等。
MHC-II类分子由三个基因编码：HLA-DP、HLA-DQ和HLA-DR。
同样，这些基因的多态性使得个体之间的MHC-II类分子表达存在差异。
MHC-II类分子主要与CD4+T细胞相互作用，通过呈递抗原片段来激活CD4+T细胞，从而引发细胞免疫反应。
MHC-II类分子在适应性免疫应答中发挥着重要的调节作用，它们能够识别并呈递外源性抗原，从而激活T细胞的免疫应答。
除了MHC-I类和MHC-II类，还存在着MHC-III类基因，它们编码着一些免疫相关的分子，如补体因子和炎症介质等。
MHC-III类基因的多态性和表达水平与一些免疫相关疾病的发生和发展密切相关，如类风湿关节炎和系统性红斑狼疮等。
总结起来，MHC基因的分类包括MHC-I类、MHC-II类和MHC-III类。
它们在免疫系统中发挥着重要的作用，调控着免疫应答的强度和方向。
MHC基因的多态性使得个体之间对抗原的识别和应答存在差异，这也是个体之间免疫应答差异的重要原因之一。
MHC
人的MHC——HLA复合体（6# 染色体） 复合体（ 染色体） 人的 复合体 1. 经典的 经典的HLA I类、HLA II类基因 类 类基因 HLA I类基因（HLA Ia）： HLA-A 类基因（ 类基因 ）： ( locus ) HLA-B HLA-C HLA II类基因： 类基因： 类基因 ( subrigon ) ( locus A B ) HLA-DP HLA-DQ HLA-DR
上海第二医科大学免疫教研室
I类分子 肽结合区 Ig样区 Ig样区 跨膜区 胞质区 1、 α 1、α2 3、 α 3、β2m
功能 结合Ag肽 多态区） 结合Ag肽（多态区） Ag 构型、结合CD8（单态区） 构型、结合CD8（单态区） CD8 固定 ？
广泛表达
有核细胞
医学免疫学
上海第二医科大学免疫教研室
基因 MHC、H-2、HLA 、 、 分子
医学免疫学
上海第二医科大学免疫教研室
MHC复合体结构 二、MHC复合体结构
I、II、III类基因及免疫功能相关gene， 类基因及免疫功能相关gene MHC I、II、III类基因及免疫功能相关gene， 各含多个gene locus（座位）、 ）、亚区 各含多个gene locus（座位）、亚区 subregions） （subregions） 多基因性（polygenic） * 多基因性（polygenic）
上海第二医科大学免疫教研室
1. 提呈抗原，参与适应性免疫应答 （1）.提呈抗原
APC MHC 递呈Ag 递呈 识别 TB 应答
诱导T细胞分化、 （2）. 诱导T细胞分化、成熟 胸腺内阳性选择、 胸腺内阳性选择、阴性选择
(3). 疾病易感性个体的主要决定者
(4). 调控机体免疫功能
主要组织相容性复合体及其编码分子MHC
人MHC复合体
I类 经典 II类
III类 免疫相关基因
4
经典的MHC Ⅰ类、Ⅱ类基因
人类MHC位于第6对染色体短臂，全长 3600kb,共有224个基因座位，其中128个为 功能性基因。
MHC-Ⅰ类基因包括B、C、A三个基因座 位，其产物为MHC -Ⅰ类分子。
MHC-Ⅱ类基因包括DP、DQ、DR三个亚区 组成，其产物为MHC - Ⅱ类分子。
2
a1
a3
2 m
13
14
（2）免疫球蛋白样区：
3： MHC-I类分子与CD8分子结 合的部位 2m：维持的天然构型及其分子表达
MHC-I
2 1
3
2 m
（3）跨膜区：将MHC-I类分子固定于细胞膜上。 （4）胞浆区：与细胞内外信息传递有关。
15
2、HLA - Ⅱ类分子
Ⅱ类分子由α链和β链以非共价键连接而成。 MHC-II类分子也属于免疫球蛋白超家族， 为跨膜结构，胞外段可分为α1、α2和β1、 β2结构域。 分布：HLA -II类分子仅表达于专职抗原递呈 细胞（B细胞、巨噬细胞、树突状细胞等）以及 活化的T细胞和胸腺上(一)HLA II 类基因
DM
A B
RING
DP
B2 A2 B1A1
LMP2 LMP7
TAP1 TAP2
DQ
B2 A2 B3 B1 A1
DR
B* A
至少含有3个区： DP, DQ and DR; 每个区的基因座编码a 链和链， 两条链组 成一个MHC-II分子
1 a2 1 2
2
人白细胞抗原 HLA ( human leukocyte antigens) ：人的MHC 抗原 （MHC antigens of man） 首先上在白细胞表面检测到。
主要组织相容性抗原(MHC)及其编码分子
主要组织相容性抗原（MHC）及其编码分子主要组织相容性抗原（MHC）免疫学内容是教学中的难点，特别是关于主要组织相容性复合体（MHC）和抗原一MHC复合体的内容，教材中又表述不多，只有一段文字，所以教学中会产生许多疑惑。
今天根据《简明免疫学原理》（昊石金主编）教材，总结与高中生物学相关的MHC及其编码的分子知识。
问题：什么是主要组织相容性复合体（MHC）分子？它有哪些种类？有什么生物学功能？01试题：下列关于一些免疫细胞的叙述中，正确的是（A・效应细胞毒性T细胞只能对抗嵌有相应抗原-HHC复合体的细胞B・辅助性T淋巴细胞必须依赖自身HHC分子识别呈递的抗原C・成熟B淋巴细胞的致敏必须有蛋白质类抗原与膜抗体结合D.只有巨噬细胞才能呈递抗原-MHC复介体解析：辅助性T淋巴细胞必须依赖自身抗原TIHC受体识别呈递的抗原一MHC 复合体，B错误；抗原不一定是蛋白质，可以大分子多糖等• C错误：除了巨噬细胞能呈递抗原一HHC复合体，还有一些细胞也有呈递抗原-MHC复合体的作用，如树突状细胞、B细胞等，D错误。
A答案中，效应细胞毒性T细胞只能对抗嵌有柑应抗原-MHC复合体的细胞（已被感染的体细胞或癌细胞），也就是完成细胞免疫，但抗原THC复合体尖实有两种•有外源性和内源性之分。
故选A。
试题2：（2018 •浙江11月选考）下列关于特异性免疫的叙述，错误的是（A,一个记忆B细胞膜上能勺抗原特异性结合的受体只有一种B.T细胞特异性识别巨噬细胞膜上的MHC分子后会被激活C.白细胞介素一2能促进细胞毒性T细胞的增殖和分化D.抗体两臂上的结合位点可与病毒特异性结合解析：一个记忆B细胞识别抗原具有特异性，英膜上与抗原特异性结合的受体只有一种，A正确：T细胞不是被MHC分子激活的，T细胞的激活需要与它的受体相适应的抗原，而且是呈递在抗原一MHC复合体上时，这个T细胞才会受到刺激，同时还必须有活化的辅助性T淋巴细胞分泌的多种蛋白质的刺激，B错误：活化的辅助性T淋巴细胞分泌的多种蛋白质可能促进细胞毒性T细胞的增殖和分化，这些蛋白质包括白细胞介素一2, C正确：抗体两臂上有同样的结合位点，可打病毒特异性结合，D正确。
MHC及其编码分子
谢谢大家
MHC 编码蛋白抗原的基因组 MHC分子 MHC编码的蛋白分子（抗原）
各种动物都有MHC，人类的MHC统称为 HLA基因复合体，小鼠的MHC称为H-2复合 体。
第一节 MHC结构及其多基因特性
• 多基因性是指MHC由一组位置相邻的基因 座位组成，各自的产物具有相同或相似的功 能。
一、MHC结构
（一）MHC在染色体上的定位 • HLA基因复合体位于人第6号染色体短臂。 • H-2复合体位于小鼠第17号染色体。
HLA-II类分子 凹槽接纳13-17 个氨基酸残基
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）
1 23 4 5 6 789 S L L P A I VEL
9 蛋白磷酸酶389-397
T LWV D P YEV
9 BCTI蛋白103-111
L L LDV P I AAV
3.4%（0.034 = 0.156 0.219）；但实际值为11.3%。 后者明显增高，表明在自然选择的作用下，
北方汉人中这两个等位基因经常连在一起，构成特定的单元型。
单体型(haplotype): 染色体上MHC 不同座位等位基因的特定组合。
HLA分子的肽结合沟槽
HLA-I类分子凹 槽接纳8-10个氨 基酸残基
核心序列残基（锚着位） 核心序列残基
非核心序列残基
抗原肽与MHC分子相互作用的包容性
第四节 MHC分子的生物学功能
一、作为抗原提呈分子参与适应性免疫 1.TCR对抗原肽和MHC分子的双重识别
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
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二、抗原肽-MHC分子复合物（pMHC) * MHC分子的主要功能即参与抗原提呈！ （一）pMHC的特征
1、MHC分子与抗原肽的合体的定义
major histocompatibility complex, MHC 现代免疫学理论认为，MHC是位于人或哺乳动物 某一染色体上的一组紧密连锁的基因群，其主要功能 是以其产物——MHC分子参与提呈抗原肽，进而激活
T淋巴细胞，由此形成T细胞对抗原和MHC分子的双重
第 3节
HLA抗原
一、HLA抗原的分子结构 （一）HLA-Ⅰ类分子 • 均有两条肽链，一为链（重链） 另一为2-m • 分区 • 肽结合区 • 1和 2→肽结合槽
同内源性抗原肽结合
• 具多态性 • 免疫球蛋白样区 同T细胞表面CD8结合 • 跨膜区 • 胞浆区 参与信号转导
（二）HLA-Ⅱ类分子 • 由和链组成的异二聚体 • 分区
• HLA-DO基因
产物DO分子
产物TAP相关蛋白
• TAP相关蛋白基因
（2） 非经典Ⅰ类基因
• HLA-E基因 • HLA-G基因 • MHC-Ⅰ类链相关基因（MIC）
（3） 炎症相关基因
位于HLA-Ⅲ类基因区内 • 转录调节基因或类转录因子基因家族 • 肿瘤坏死因子基因家族 • 热休克蛋白（HSP）基因家族
HLA复合体中每一对等位基因均为共显性，在杂合状态 下，同源染色体上的等位基因均表达出相应的产物。
• 生物学意义 • 是高等动物抵御不利环境因素的一种适应性表现， 有利于维持种群的生存与延续。 • 给选择供者带来了很大困难。
（三）单体型遗传和连锁不平衡 • 表型、基因型与单体型的概念 表型：某一个体HLA抗原特异性型别 基因型：HLA基因在体细胞两条染色体上的组合 单体型(haplotype)：HLA基因在同一条染色体上 的组合。
------从个体水平认识MHC的结构及其多基因特性
（一）、经典HLA基因
包括经典HLA-Ⅰ类基因和HLA-Ⅱ类基因（共有224个 基因座位，其中128个为功能性基因）
特点：产物参与抗原提呈，直接激活T细胞；显示高 度多态性；调控特异性免疫应答。
• 经典HLA-Ⅰ类基因
• 经典Ⅰ类基因区的位置及座位（包括B、C、A三个座位） • 经典HLA-Ⅰ类基因的产物： 链
（4） 血清补体成分编码基因
• 位于HLA-Ⅲ类基因区内，位于HLA复合体的中部， 编码补体C2、C4A、C4B、Bf成分。 • 其产物不参与抗原提呈，亦非膜结合分子。
二、HLA复合体遗传特征
（一）个体水平的多基因性
（二）高度多态性（polymorphism)
——从群体水平认识HLA基因的多样性 • 多态性的概念: 是指在一随机婚配的群体中，染色体同一基因
（二） pMHC的生物学意义
1、保证任一个体均能对自然界绝大多数种类的抗原产 生免疫应答； 2、决定某一个体对某种蛋白抗原是否产生应答； 3、有助于设计多肽疫苗。
三、HLA抗原的表达及其调控 （一） HLA抗原的组织分布
主要以膜型存在，也可出现在体液中 1、HLA-Ⅰ类抗原 • 广泛分布在所有有核细胞表面，但表达密度各异 • 成熟的红细胞、成熟滋养层细胞、神经细胞 不表达 2、HLA-Ⅱ类抗原 • 不如HLA-Ⅰ类抗原广泛，主要表达在某些免疫 细胞表面，如B、M/Mf、DC、Ta等。
识别，在特异性免疫应答的启动和免疫调节中发挥重要 作用。
* 注意命名：
统称 小鼠
基因
MHC H-2复合体
编码产物(蛋白分子)
MHC抗原或分子
人
HLA基因
或HLA基因复合体
HLA抗原或分子
• 小鼠MHC（H-2复合体）的结构及其编码的分子
第2节 人MHC（HLA复合体）
一、HLA复合体定位及结构
（二）、HLA复合体的其它基因
（1） 抗原加工提呈相关基因
• 位于HLA-Ⅱ类基因区内，各由两个座位组成，编 码相应异二聚体分子，参与抗原的提呈过程。 • 种类：
• 抗原肽转运物
其产物TAP参与内源性抗原肽
向内质网腔的转运。 其产物PSMB位于胞质溶
• β型蛋白酶体亚单位
胶中，参与对内源性抗原
的酶解。 • HLA-DM基因 产物DM分子
MHC-Ⅰ类分子抗原结合凹槽两端封闭，结合的抗原肽较短。 MHC-Ⅱ类分子抗原结合凹槽两端开放，结合的抗原肽较长。
* 锚定位
* 锚定残基
* 共同基序
2、 MHC分子与抗原肽结合的相对选择性
3、MHC分子与抗原肽结合的兼容性
含三个层次的含义
○ ○
共同基序中“x”可改变； 锚定残基往往不只一种；
○ 不同MHC分子可结合具有相同基序的抗原肽。
座位有两种以上的基因型，即可编码两种以上的产物。
HLA复合体是迄今为止已知的人体最复杂的基因复合体， 具有高度的多态性。
• 原因 • 复等位基因
等位基因(allele)：位于一对同源染色体上对应位置的一对
基因 复等位基因：群体中同一座位所可能出现的基因系列
• 共显性(co-dominance)：一对等位基因同为显性，为共显性。
• 单体型遗传的方式及意义 • 同胞之间 • 亲、子代之间 • 医学意义：选择器官移植供者、亲子鉴定(据目前已公 布的HLA等位基因数据计算，全人类中HLA等位基因组合所 形成的单体型的总数超过百万亿之多。) 。
连锁不平衡：意指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。表明处于连锁不平衡状态 中的等位基因往往经常地连在一起组成单体型。 意义：检测单体型，选择供者；不利于分 析和寻找免疫调控基因、疾病易感基因。
链 + 2-m →HLA-Ⅰ类分子
• 经典HLA-Ⅱ类基因
• 经典Ⅱ类基因区的位置及座位（包括DP、DQ、
DR三个亚区，每个亚区又包括两个或两个以上的功 能性基因座位）
• 经典HLA- Ⅱ类基因的产物： 链 、 链
DR-DR、 DQ-DQ、 DP-DP →HLA-Ⅱ类分子 (异二聚体)