第四章主要组织相容性复合物（ 体）-MHC第一节 概 述u异体移植器官（如肾、皮肤等）能否在接 受者体内存活，行使正常生理功能，是临 床医学的重大研究课题，也是人们极为关 心的问题。 u免疫学研究的发展阐明了移植物的排斥是 机体免疫系统的正常功能排斥异物所 造成的。u在输血反应的研究中，发现了在红细胞表 面携带有不同的血型物质，由于受、供者 之间血型物质的差异，引起了血球凝集， 出现了输血反应。 u通过众多的免疫学家，特别是Corer、 Saell、Dausset、Benacerraf等学者的杰 出研究，终于发现了主要组织相容性复合 体编码的蛋白质主要组织相容性抗原 是移植排斥产生的主要决定因素。u具有相同的主要组织相容性抗原的个体之 间，可以相互接受彼此的组织器官，而不 相同的个体之间就会出现强烈的排斥，造 成移植物坏死、脱落。 u组织相容性（histocompatibility）是指 在不同个体之间进行组织器官移植时，受 体和供体双方相互接受的程度。若移植物能被受体“容忍”或“相容 ”，则不被排斥而在受体体内存活，移植 成功；反之，若不能容忍或不相容，则出 现移植物被排斥或移植物抗宿主反应，器 官的移植亦告失败。 u导致移植物排斥反应的抗原称为移植抗原 （transplantation antigen）或称组织 相容性抗原（histocompatbility antigen）。u在哺乳动物中具有复杂的组织相容性抗原 ，统称组织相容性抗原系统。u根据抗原性强弱和引起移植排斥反应的特 点不同，分为主要组织相容性抗原复合物 (major histocopatibility complex， MHc)和次要组织相容性抗原(minor histocopatibility antigen，mH)。u其中能引起快而强的排斥反应的抗原系统 称为主要组织相容性系统（major histocompatibility system, MHS）， 编码MHS的基因群称为主要组织相容性复 合体（ major histocompatibility complex, MHC ）.u而引起慢而弱的排斥反应的抗原系统称为 次要组织相容性系统（minor histocompatibility system, mHS）， 编码mHS的基因群称为次要组织相容性 复合体（minor histocompatibility complex, mHC） 第二节 MHC分子结构与功能MHC分子的生化研究是比较成功的，特 别是Don Wiley、Jack Strominger等人制备和 检测了人类的I类MHC两种分子（HLA-A2和HL -W68）的晶体结构。这对解决I类和类MHC 分子在结构上有什么特点，MHC分子怎样与外 源多肽结合，MHC分子的基因多型性怎样决定 其结合多肽的特异性等问题有极大的价值。前 言 20世纪40年代已确定，小鼠近交系之间 皮肤移植物的排斥由分布在不同染色体上 的多个基因决定的，而其中17染色体上的 H-2基因起主要作用，由4个主要的基因区 域组成，包含多个功能基相近的基因座位 ，而形成一个复合体，称主要组织相容性 复合体(major histocompatibility complex), 简称MHC。 人的HLA定位于第6染色体短臂上uMHC基因传统上分为I类、II类和III类。 其中I类和II类基因的产物具有抗原提呈功 能，直接涉及T细胞的激活和分化，参与 调控特异性免疫应答。 III类基因，以及 新近确认的多种免疫功能相关的基因，它 们不具备激活T细胞的功能，翻译产物主 要起调节免疫应答的作用。一. MHC-类分子的分布、结构和功能1. 分布：有核细胞表面。 存在形式：膜结合：不同的组织细胞表达类分 子的量不同，如：淋巴细胞(最多)，肾、 肝脏及心脏(其次)，神经组织(很少) 。可溶性：存在于血清、初乳和尿液中 。2. 结构：二条多肽链 链（重链）：340个氨基酸残基，分子量44kDa， MHC-类基因编码，具有高度多态性。 链（轻链）也称 2-微球蛋白（ 2m ）：分子量12kDa，由15号染色体基因（ 小鼠）编码（ 人也由15号染色体编码）。S-S H2N213 S-S S-S 2-mCOOHL123Tm+CCC细胞膜链1、2 构成抗原结合糟， 3及2-m（非MHC基因编码）属免疫 球蛋白超家族（IgSF）结构域抗体是一类称之为免疫球蛋白(或Ig)的蛋白质分子,是由一些相似的小结构 域组成的多肽分子。在Ig的每个结构域中，都是由70110个氨基酸组成的紧 密折叠的结构。后来在很多不同种类的蛋白质中也都发现有类Ig结构域的存在 ，这些结构同Ig抗体一起构成了免疫球蛋白超家族(immunoglobulins superfamily,IgSF)。MHC I类分子L：前导序列 Tm：跨膜序列 C：胞浆序列封闭式抗原结 合槽，容纳8- 10个氨基酸片 段uMHC I类分子分为4个区：胞外氨基端的 多肽结合区；胞外免疫球蛋白样区；跨膜 区和胞浆区。 （1）胞外氨基端的多肽结合区I类MHC分子与蛋白抗原的结合部位约由 180个氨基酸残基组成，这些氨基酸位于 链的N端。整个结合区由两个同源片段1、2 组成，1和2都由90个氨基酸残基组成 。2片段含有一个二硫键，形成一个由 63个氨基酸组成的环。 该功能区含有与抗原结合的部位，其 大小与形状适合于已处理的抗原片段，约 容纳810个氨基酸残基。此部位被认为是抗原多肽结合和呈递的 位点。由于裂缝很小，所以不能结合完整的球 蛋白，这一点与抗体分子能结合球蛋白抗 原不同。蛋白质抗原必须经过加工成小片段才能 与MHC结合，并继而被T细胞识别。 B胞外免疫球蛋白样区在I类MHC分子中，这个区域的氨基酸组成 和序列具有高度的保守性。这一区域的氨基酸 序列分析证明与免疫球蛋白分子的恒定区是同 源的，含有一个与免疫球蛋白类似的二硫键连 成的链内环。3的Ig样区与T细胞结合，介导T细胞杀死 抗原； 2m 对维持MHC分子空间构象具有重 要作用。C跨膜区该区氨基酸残基形成螺旋状穿过浆膜的 脂质双层，将MHC-类分子锚定在膜上 。 D胞浆区该区位于胞浆中，可能与细胞内外 信息传递有关。其上的磷酸化位点对 MHC分子进入泡胞内具有引导作用 。二. MHC-类分子的分布、结构和功能1. 分布 ：（1）APC - B细胞、单核/巨噬细胞、树突状细 胞；（2）激活的T细胞和血管内皮细胞。2. 结构：所有类MHC分子都是由两条非共价结 合的多肽链组成。两条链的总体结构通常是 相似的。链（相对分子质量32kD34kD ）略重于链（相对分子质量29kD32kD ）；两条链均带有寡糖，链糖基化程度较 高；链的2/3以上在胞外空间。S-SH2N112 S-S S-S 2COOHL12Tm+CCC链1、 1共同形成抗原结合糟， 2及2属免 疫球蛋白超家族（IgSF）结构域链H2NCOOHL12Tm+CCMHC II类分子L：前导序列 Tm：跨膜序列 C：胞浆序列开放式抗原结 合槽，容纳10- 18个氨基酸片 段u尚未获得类MHC分子的X衍射的三维结 构晶体图像。由于它在许多氨基酸序列和 核苷酸序列上与I类MHC分子的相似性以 及功能上的相似性，特别是近来的光谱研 究证实两类结构的相似性，故根据已知的 I类结构而得出类MHC分子折叠方式的 模型。u与I类分子一样，也可把类MHC分子分 为：多肽结合区、免疫球蛋白样区、跨膜 区和胞浆区。 （1）多肽结合区链和链的胞外部分又可再分成两个 90个氨基酸残基的片段，分别称为1、 2和1、2。多肽结合区是由两条链的 1、1相互作用共同组成的。与I类MHC 分子一样，沟槽是抗原多肽的结合位点, 约容纳1018个氨基酸残基。（2）免疫球蛋白样区2和2片段都有链内二硫键，从它们的 氨基酸序列来看，都属于免疫球蛋白超基 因家族。在天然类MHC分子中，这两个 片段折叠成类似于免疫球蛋白结构域。Ig样区与T细胞结合，介导T细胞杀死抗 原； 。（3、4）跨膜区和胞浆区跨膜区和胞浆区：该二区与类分子 链的相应区域结构相似。第三节 MHC的基因构成uMHC基因传统上分为I类、II类和III类。 其中I类和II类基因的产物具有抗原提呈功 能，直接涉及T细胞的激活和分化，参与 调控特异性免疫应答。 III类基因，以及 新近确认的多种免疫功能相关的基因，它 们不具备激活T细胞的功能，翻译产物主 要起调节免疫应答的作用。一. 小鼠MHC(H-2)复合体定位：第17号染色体 构成：K、I、S、D、L等等位基因I根据编码分子不同分成三类：类基因：K、D、L位点 -编码类分子的链，2-m由15号 染色体上的基因编码。 类基因：I位点 I-A亚区 - 两个基因座位A和A编码类分 子和链I-E亚区 -两个基因座位E和E编码类分 子和链 III类基因：S区- 编码血清补体成分C4、C2、B因子及子TNF 等二. 人类HLA复合体定位：第6号染色体短臂分成三类基因区：类基因 类基因类基因HLA-I类基因集中在远离着丝点的一端 ，包括B、C、A三个座位，其产物是 HLA-I类分子。I类基因仅编码I类分子 的重链，轻链2-m由15号染色体上的基 因编码。 HLA-II类基因在复合体中位于近着丝点 一端，由DP、DQ、DR三个亚区组成 。 例如DR亚区1个为DRA(编码链)， DRB1 DRB9编码链) ，与DRA编码 的链构成不同单元型的HLA-II 分子。HLA-III类（免疫功能相关基因）u免疫功能相关基因是构成MHC复合体的 一部分，不能直接提呈抗原，但在免疫应 答及免疫调节中发挥重要作用。血清补体成分编码基因，表达产物为血清 补体成分C4B、C4A、Bf和C2等。抗原加工提呈相关基因，编码产物辅助 MHCI和MHCII类分子对抗原进行处理。第四节 主要组织相容性抗原分子的表达一、 MHC分子的合成组装uMHC分子合成后通过形成三聚体插入到 溶酶体或内质网膜上。信号肽作为把其引导到溶酶体（对II类分 子）和内质网（对I类分子）膜上的物质 。1、 I类MHC分子的组装I类MHC形成完整的分子需要在细胞 内存在一种多肽（即抗原肽）。这种多肽 （约有10氨基酸残基，由细胞内感染的微 生物细胞降解的蛋白质肽段）与MHC分子 链的裂缝结合，并促使链和2M相互 作用形成一个正确折叠的、完整的I类 MHC三聚体分子。插入到内质网膜上。然后，再由I类MHC分子的寡糖基引 导，通过泡囊运输转移到细胞膜上，以激 活相应的T细胞。2、 II类MHC分子的组装类MHC分子中的链和链同时合成 ，随后在内质网中以非共价键方式连接在 一起，与一辅助蛋白质分子链结合，形 成一个9链结构，即由3个二聚体和1个 三聚体链组成的复合物，进入溶酶体， 溶酶体中的蛋白酶水解链，抗原多肽与 类MHC分子结合，形成稳定的MHC-多 肽复合体，插入到溶酶体膜。然后在寡糖基引导下，通过泡囊运输转 移到细胞膜上，以激活相应的T细胞。二、 MHC分子的表达调控 1、I类和类MHC的表达都受分化的调节 ，是具有细胞或组织特异性的。在细胞分化过程中，I类分子几乎存 在于所有核细胞上，而类分子只存在于 B细胞、巨噬细胞、树突状细胞（ dendritic cell）、内皮细胞（ endothelial）以及一些其他类型的细胞 。在受到特异免疫原的刺激时，引起 MHCII的表达。 2、细胞因子（cytokines）在许多类型的 细胞中都可调节I类或类基因的转录。例如：干扰素（INF-