第六章第六章主要组织相容性复合物主要组织相容性复合物Major Histocompatibility Complex组织相容性和组织相容性复合物组织相容性和组织相容性复合物组织相容性组织相容性:指个体之间进行组织器官移植时，受指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体和供体双方相互接受的程度(相容或排斥相容或排斥)，称组，称组织相容性。织相容性。组织相容性复合物组织相容性复合物:是脊椎动物中一类具有高度多是脊椎动物中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，态性、含有多个基因座位并紧密连锁的基因群，在有核细胞表面表达的膜糖蛋白分子为主要组织在有核细胞表面表达的膜糖蛋白分子为主要组织相容性抗原。相容性抗原。主要组织相容性复合体（主要组织相容性复合体（MHCMHC）MHC是由一群紧密连锁的基因群组成，定位于动是由一群紧密连锁的基因群组成，定位于动物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其编物或人某对染色体的特定区域，呈高度多态性。其编码的分子表达于不同细胞表面，参与码的分子表达于不同细胞表面，参与抗原递呈抗原递呈，制约制约细胞间相互识别细胞间相互识别及及诱导免疫应答诱导免疫应答。不同种类哺乳动物不同种类哺乳动物MHC及其编码产物的名称各异。及其编码产物的名称各异。小鼠的小鼠的MHC称为称为H-2复合体复合体。人类的。人类的MHC通常称为通常称为HLA基因基因或或HLA复合体复合体。其编码的分子表达于白细胞。其编码的分子表达于白细胞上，称为人类白细胞抗原上，称为人类白细胞抗原(humanleucocyteantigen，HLA)。为和基因区分常称为。为和基因区分常称为HLA分子或分子或HLA抗原。抗原。第六章主要组织相容性复合物第六章主要组织相容性复合物第一节第一节主要组织相容性抗原的结构与功能主要组织相容性抗原的结构与功能第二节第二节主要组织相容性抗原基因结构及遗传主要组织相容性抗原基因结构及遗传第三节第三节MHC的检测原理及应用的检测原理及应用第一节第一节 主要组织相容性抗原的结构与功能主要组织相容性抗原的结构与功能MHCMHC分为两类分为两类MHC-I类分子（类分子（MHC I）表达于所有有核的细胞表达于所有有核的细胞表面，表面， 递呈递呈内源性内源性（细胞内合成的）抗原给（细胞内合成的）抗原给CD8+ Tc 细胞（杀伤性细胞（杀伤性T细胞）亚群。细胞）亚群。MHC-II类分子（类分子（MHC II）表达于表达于B细胞、活化的细胞、活化的T细胞巨噬细胞、树突细胞等，主要将细胞巨噬细胞、树突细胞等，主要将外源性外源性（由（由细胞外经吞噬、胞饮加工的）抗原递呈给细胞外经吞噬、胞饮加工的）抗原递呈给CD4+ T h（辅助性（辅助性T细胞）细胞亚群。细胞）细胞亚群。位于人体位于人体6号染色体和小鼠号染色体和小鼠17号染色体。号染色体。概念区分：概念区分： MHC、H-2复合体、复合体、HLA复合体复合体-基因基因 MHC分子、分子、H-2分子、分子、HLA分子分子-抗原抗原第一节第一节 主要组织相容性抗原的结构与功能主要组织相容性抗原的结构与功能一、一、第一类主要组织相容性抗原第一类主要组织相容性抗原(MHC-)分子分子二、二、第二类主要组织相容性抗原第二类主要组织相容性抗原(MHC-)分子分子三、三、肽与肽与MHC分子结合的结构基础分子结合的结构基础第一节第一节 主要组织相容性抗原的结构与功能主要组织相容性抗原的结构与功能一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子1、MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构含有两条多肽链：含有两条多肽链：链和和链链(重重链)u人人HLA的的Mr4.4 104，一个一个N-寡糖基连接位点。寡糖基连接位点。u鼠鼠H-2的的Mr4.7 104，二个二个N-寡糖基连接位点。寡糖基连接位点。u有五个结构域有五个结构域: 1、 2、 3、跨膜和胞质区。跨膜和胞质区。一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子1、MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构肽结合区肽结合区: :与抗原肽结合与抗原肽结合IgIg样区样区: :与与IgIg的恒定区的恒定区aaaa顺序同源顺序同源穿膜区穿膜区胞质区胞质区: :有潜在的磷酸化位有潜在的磷酸化位点，与胞内信号传递有关点，与胞内信号传递有关- -微球蛋白微球蛋白1、MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构含有两条多肽链：含有两条多肽链：链和和链链(2微球蛋白微球蛋白,2m) Mr为为1.2 104，99aa，30%以以上序列与上序列与Ig的恒定区相似，是的恒定区相似，是免球蛋白超家族成员。它由非免球蛋白超家族成员。它由非MHC基因编码。由于分子量较基因编码。由于分子量较小，小，又称为又称为 2微球蛋白微球蛋白.一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子1、MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子2、MHC-类分子的空间结构与功能类分子的空间结构与功能寡肽抗原结合槽寡肽抗原结合槽一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子2、MHC-类分子的空间结构与功能类分子的空间结构与功能寡肽抗原结合槽寡肽抗原结合槽1区区2区区l抗原结合槽抗原结合槽： 1 1和和 2 2区区共同形成，底部由共同形成，底部由8 8条反条反向平行的向平行的 片层结构支撑片层结构支撑两条平行的两条平行的 螺旋链，形螺旋链，形成的结合槽裂缝可以结成的结合槽裂缝可以结合合911911个氨基酸残基的个氨基酸残基的肽段，进而呈递给肽段，进而呈递给T T淋巴淋巴细胞识别。细胞识别。一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子寡肽结合槽寡肽结合槽MHC-：两端是封闭的，结合的肽两端是封闭的，结合的肽810个氨基酸个氨基酸MHC-：两端是开放的，结合的肽两端是开放的，结合的肽1318个氨基酸个氨基酸一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子功能功能: :递呈内源性（细胞递呈内源性（细胞内合成的）抗原给内合成的）抗原给CD8CD8+ + Tc Tc 细胞（杀伤细胞（杀伤性性T T细胞）亚群。细胞）亚群。参与肽抗原介导的参与肽抗原介导的对靶细胞裂解杀伤对靶细胞裂解杀伤作用。作用。2 2、MHC-MHC-类分子的空间结构与功能类分子的空间结构与功能一、第一类主要组织相容性抗原一、第一类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子2 2、MHC-MHC-类分子的空间结构与功能类分子的空间结构与功能杀伤性杀伤性T T细胞细胞TCRTCR的共受体的共受体 3 3二、第二类主要组织相容性抗原二、第二类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子1. MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构二、第二类主要组织相容性抗原二、第二类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子1、MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构 结构结构:由由 、 二条结构相似的二条结构相似的多肽链以非共价结合形式组成。多肽链以非共价结合形式组成。 链链:较较重，有二个重，有二个N-连接糖连接糖基。基。 链链:只有一个只有一个N-连接糖基。连接糖基。 MHC-II类分子也可分为类分子也可分为四个功能区。四个功能区。 肽结合区肽结合区：由：由 、 二条肽链的二条肽链的 1、 1共同构成，共同构成，空间结构也相同，空间结构也相同，由于二端是开放的，所以可结合由于二端是开放的，所以可结合1018个氨基酸残基的肽段。个氨基酸残基的肽段。 Ig样区样区：有识别：有识别、结合的功能，所结合的功能，所以以MHC-II类分子具有与类分子具有与CD4Th细细胞结合并递呈抗原信号的限制性，胞结合并递呈抗原信号的限制性，发挥不同于发挥不同于MHC-I的免疫应答过的免疫应答过程。程。1、MHC-类分子的基本结构类分子的基本结构二、第二类主要组织相容性抗原二、第二类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子穿膜区穿膜区胞质区胞质区二、第二类主要组织相容性抗原二、第二类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子2、MHC-类分子的空间结构与功能类分子的空间结构与功能抗原肽结合槽两端是开放的，结合抗原肽多为抗原肽结合槽两端是开放的，结合抗原肽多为1318个氨基酸残基。个氨基酸残基。功能功能:与辅助性与辅助性T细胞结合及抗原信号传递的限制性细胞结合及抗原信号传递的限制性.二、第二类主要组织相容性抗原二、第二类主要组织相容性抗原(MHC-)(MHC-)分子分子2、MHC-类分子的空间结构与功能类分子的空间结构与功能辅助性辅助性T T细胞细胞TCRTCR的共受体的共受体三、三、 肽与肽与MHCMHC分子结合的结构基础分子结合的结构基础肽与肽与MHC分子结合槽的结合是非共价结合，结合分子结合槽的结合是非共价结合，结合和解离的速度均很慢，一旦两者结合后，能保证和解离的速度均很慢，一旦两者结合后，能保证与与T细胞的作用。细胞的作用。不同的肽可与同一不同的肽可与同一MHC结合而形成不同的表位，结合而形成不同的表位，再与不同的再与不同的T细胞细胞TCR结合。结合。二类二类MHC分子在结构上有差异，所以与之相结合分子在结构上有差异，所以与之相结合的肽也各有自己的特点。的肽也各有自己的特点。三、三、 肽与肽与MHCMHC分子结合的结构基础分子结合的结构基础抗原结合槽抗原结合槽肽结合区肽结合区胞外区胞外区(Ig样区样区)穿膜区穿膜区胞浆区胞浆区Class I moleculesClass II molecules肽结合域肽结合域 1/ 2 1/ 1肽结合槽肽结合槽特性特性二端是关闭的二端是关闭的二端是开放的二端是开放的肽的大小肽的大小911个氨基酸残基个氨基酸残基1018个个氨氨基基酸酸残残基基锚定残基锚定残基锚锚定定残残基基在在肽肽的的二二个个未未端端,常常由疏水性的羧基未端锚定。由疏水性的羧基未端锚定。锚锚定定残残基基沿沿肽肽全全长长分布分布结合肽的结合肽的特性特性肽肽的的二二端端与与MHC分分子子结结合合槽槽相互作用，而中间拱起相互作用，而中间拱起连连续续地地结结合合在在结结合合槽底部槽底部肽与肽与MHC-IMHC-I和和II II类分子结合的特点比较类分子结合的特点比较三、三、 肽与肽与MHCMHC分子结合的结构基础分子结合的结构基础MHC-分子与肽段的相互作用分子与肽段的相互作用在在MHC-分子结分子结合的肽段内，某合的肽段内，某个位点和羧基端个位点和羧基端常有相同（或性常有相同（或性质相似）的氨基质相似）的氨基酸（锚定残基）。酸（锚定残基）。锚定位：抗原肽锚定位：抗原肽上能和上能和HLA分子分子抗原结合槽相互抗原结合槽相互作用的特定位点。作用的特定位点。三、三、 肽与肽与MHCMHC分子结合的结构基础分子结合的结构基础HLA分子与抗原肽相互作用的特点分子与抗原肽相互作用的特点MHC限制性：限制性：T细胞只能识别由细胞只能识别由MHC分子结合、分子结合、递呈的抗原肽递呈的抗原肽HLA分子与抗原肽的结合是选择性的、低特异性分子与抗原肽的结合是选择性的、低特异性的的第二节第二节 主要组织相容性抗原基因结构及遗传主要组织相容性抗原基因结构及遗传ClassandClassClassandClass MHC genes, mRNA and protein MHC genes, mRNA and protein第二节第二节 主要组织相容性抗原基因结构及遗传主要组织相容性抗原基因结构及遗传一、一、MHC的遗传及多态性的遗传及多态性二、二、小鼠小鼠MHC（H-2）基因结构）基因结构三、三、人的人的MHC（HLA）基因结构）基因结构四、四、HLA的发展及基因的命名的发展及基因的命名一、一、 MHCMHC的遗传及多态性的遗传及多态性1、MHC的单倍型遗传的单倍型遗传MHC在一条染色体上的组合，称单倍型。在一条染色体上的组合，称单倍型。单倍型：在同一条染色体上有紧密连锁的一系单倍型：在同一条染色体上有紧密连锁的一系列等位基因的特殊组合。列等位基因的特殊组合。MHC是以是以单倍型遗传单倍型遗传的。的。HLA各基因呈现各基因呈现连锁不平衡连锁不平衡：HLA各基因并未各基因并未完全随机组成单元型，一些基因紧密连锁，一些完全随机组成单元型，一些基因紧密连锁，一些基因不常连锁。基因不常连锁。一、一、 MHCMHC的遗传及多态性的遗传及多态性2、基因的多态性、基因的多态性 三类三类MHC,每一类每一类MHC均由多基因座位均由多基因座位(locus)编编码码 ，每一座位多个复等位基因。，每一座位多个复等位基因。 这样个体之间这样个体之间MHC差异较大，很难找到二个差异较大，很难找到二个MHC相同的人，为移植带来困难。相同的人，为移植带来困难。 如如HLA-I就有就有HLA-A、B、C、E、F、G、H、J和和11个假基因座位，而每一座位又有多个等位基个假基因座位，而每一座位又有多个等位基因存在，如因存在，如HLA-B已确定的就有已确定的就有212个，每个基个，每个基因座位最多用因座位最多用2个等位基因，这种大量的复等位基个等位基因，这种大量的复等位基因就是一种多态性。因就是一种多态性。二、二、 小鼠小鼠MHCMHC（H-2H-2）基因结构）基因结构由由K、I、S、D四个主要区组成。四个主要区组成。有的区还可分为亚区，如有的区还可分为亚区，如I区可分为区可分为IA和和IE二个亚区。二个亚区。每个区均有二个及以上的基因座位。每个区均有二个及以上的基因座位。K和和D为为MHC-类基因，类基因，I区为区为基因，基因，S区为区为基因。基因。T-tT-t基因基因( (控制鼠尾控制鼠尾) )二、二、 小鼠小鼠MHCMHC（H-2H-2）基因结构）基因结构三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构1、HLA-类基因类基因人类的人类的MHC （HLA）基因）基因集中在远离着丝点的一端集中在远离着丝点的一端主要有主要有A、B、C三个基因座位，每个座位均有大三个基因座位，每个座位均有大量的等位基因量的等位基因.三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构2、HLA-类基因类基因该类基因座位在该类基因座位在HLA-D区，位于近着丝点一端，区，位于近着丝点一端，主要有三个亚区：主要有三个亚区：DP、DQ、DR等。每一座位又等。每一座位又有多个等位基因存在。有多个等位基因存在。编码编码和和链的基因各有多链的基因各有多个外显子，而其中第二个外显子编码的氨基酸位个外显子，而其中第二个外显子编码的氨基酸位于于1和和1域，变化最大。域，变化最大。三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构2、HLA-类基因类基因TAP基因基因(抗原肽运载体基因抗原肽运载体基因)和和LMP基因基因(蛋白酶蛋白酶体基因体基因)参与内源性抗原的加工。参与内源性抗原的加工。内源性抗原：胞质内合成的蛋白抗原。内源性抗原：胞质内合成的蛋白抗原。三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构3、HLA-类基因类基因在第六号染色体近着丝点在第六号染色体近着丝点10002000kb范围内，范围内，位于位于HLA-和和HLA-类基因之间。类基因之间。编码补体成分的基因和炎症相关基因。编码补体成分的基因和炎症相关基因。在免疫应答和调控中也起相当重要的作用。在免疫应答和调控中也起相当重要的作用。三、三、 人的人的MHCMHC（HLAHLA）基因结构）基因结构TNF-TNF-肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子第三节第三节 MHC的检测原理及应用的检测原理及应用第三节第三节 MHC的检测原理及应用的检测原理及应用MHC的检测包括：的检测包括：表型检测表型检测和和基因型检测基因型检测MHC是共显性基因，基因型通常与表型是是共显性基因，基因型通常与表型是一致的（假基因除外）。一致的（假基因除外）。第三节第三节 MHC的检测原理及应用的检测原理及应用一、一、人类人类HLA的检测原理及方法的检测原理及方法二、二、HLA检测应用检测应用一、人类一、人类HLAHLA的检测原理及方法的检测原理及方法1、HLA-抗原的检测抗原的检测血清学分型法：主要能鉴定血清学分型法：主要能鉴定HLA-A、B、C、DR、DQ系列抗原，这类抗原称为系列抗原，这类抗原称为SD抗原。采用抗原。采用国际上公认的国际上公认的“补体依赖细胞毒补体依赖细胞毒”法。法。细胞分型法：主要是对细胞分型法：主要是对HLA-D、DP系列抗原系列抗原的鉴定，这类抗原称为的鉴定，这类抗原称为LD抗原。采用抗原。采用混合淋巴细混合淋巴细胞培养方法胞培养方法。上述方法的准确性、重复性常令人不满意。上述方法的准确性、重复性常令人不满意。HLA基因定型基因定型:方法有多种，其实质是直接对方法有多种，其实质是直接对HLA基因进行基因进行DNA分析或测序。分析或测序。二、二、HLA检测应用检测应用2、HLA与器官移植的关系与器官移植的关系器官移植能否存活和存活率的高低与供、受器官移植能否存活和存活率的高低与供、受体之间体之间HLA是否相符及配型有着重要的关系。是否相符及配型有着重要的关系。孪生同胞由于孪生同胞由于HLA抗原完全相同，组织、器抗原完全相同，组织、器官移植后可长期存活。官移植后可长期存活。由于由于HLA有单倍型遗传的特点，所以子女和有单倍型遗传的特点，所以子女和父母间总有父母间总有1/2相同，而兄妹间有相同，而兄妹间有1/4相同，单倍相同，单倍型有型有1/2相同，所以移植需要慎重。相同，所以移植需要慎重。因因MHC的高度多态性，无血缘关系的自然人的高度多态性，无血缘关系的自然人群中其群中其HLA表型完全相同极为罕见，移植时应尽表型完全相同极为罕见，移植时应尽量接近。量接近。二、二、HLA检测应用检测应用3、HLA与疾病的关系与疾病的关系在群体调查研究中发现某些疾病的发病率与一些在群体调查研究中发现某些疾病的发病率与一些特殊型的特殊型的HLA相关，而这种相关性可用相对危险相关，而这种相关性可用相对危险率率(relative risk,RR)来评估。来评估。 RR4RR4时时 认为该病与相应认为该病与相应HLAHLA型肯定相关，越大患该病危险型肯定相关，越大患该病危险性越高。性越高。 RR=1RR=1时时 二者无关联。二者无关联。 RR1RR1时时 认为该认为该HLAHLA基因型对相应疾病有抗性。基因型对相应疾病有抗性。二、二、HLA检测应用检测应用HLA与疾病易感性的关系机理还不清楚与疾病易感性的关系机理还不清楚.有几种可能：有几种可能：基因连锁学说：疾病易感基因或病理性基因与基因连锁学说：疾病易感基因或病理性基因与HLA基因相连锁。基因相连锁。分子模拟学说：分子模拟学说：HLA抗原与某些致病因子抗原结抗原与某些致病因子抗原结构相似。构相似。受体学说：受体学说：HLA可能具有病原体受体的功能。可能具有病原体受体的功能。二、二、HLA检测应用检测应用4、HLA与法医学鉴定的关系与法医学鉴定的关系 如在刑事案件侦破及亲子鉴定等方面有重要意如在刑事案件侦破及亲子鉴定等方面有重要意义。义。