医学免疫学与检验-主要组织相容性复合体课件

1、 第八章 主要组织相容性复合体及其编码分子内容简介:HLA 基因组学HLA 基因编码分子的结构,分布HLA 分子功能HLA 与临床医学等位基因：A,B,O基因型:AB,AO,BO,OO表现型:AB,A,B,O纯合子:OO杂合子:AO,BO,ABAOBOABAOABO血型系统BO OO MHC 的 概 念主要组织相容性复合体（Major Histocompatibility Complex, MHC)是位于脊椎动物某一染色体上的一组紧密连锁的基因群,其产物是参与抗原提呈和T细胞激活的关键分子,在免疫应答的启动和免疫调节、免疫监视中发挥重要作用.HLA 基因组学各种脊椎动物都拥有结构和功能相似的M

2、HC，但命名不同，小鼠的MHC称为H-2；人的MHC称为HLA（Human Leukocyte Antigen,人类白细胞抗原）。（基因HLA基因/HLA基因复合体；编码产物HLA分子/HLA抗原）HLA基因复合体位于人第六号染色体短臂，全长3600-4000kb，含224个基因座位，其中128个为功能基因。HLA 基因组学 I类基因区 II类基因区 HLA基因复合体的结构 6号染色体远着丝粒端2Mb1Mb1Mb III类基因区HLA 基因组学HLA I 类基因区 :经典HLA I 类基因：HLA-A，CW，B: :非经典HLA I 类基因：HLA-E，G,F:MIC基因（MHC I 类相关基

3、因） MICBMICABCwAEFG远着丝粒端HLA 基因组学 HSPTNFHLA I 类基因 C2BfC4AC4BHLA III类基因区CYP21BCYP21ALTBLTA:血清补体成分编码基因（经典HLA-III类基因）:C4A,C4B,Bf,C2:21羟化酶基因：CYP21B(编码肾上腺21羟化酶）；CYP21A（假基因）。：HSP 基因家族炎症相关基因区： LTB，TNF，LTA基因HLA 基因组学 HLA的遗传特点单倍型遗传高度多态性连锁不平衡HLA 基因组学单倍（元）型遗传方式 HLA复合体是一组紧密连锁的基因群。这些连锁在一条染色体上的等位基因很少发生同源染色体间的交换，构成了一

4、个单倍型，HLA基因在同一条染色体上的组合称为单倍型（haplotype）。A1A2B8B35单倍型 A1、B8 / A2、B35HLA 基因组学 生物的每一个细胞均有两个同源染色体组成，分别来自父母双方。故子女的HLA单倍型也是一个来自父方，一个来自母方。这一遗传特点在器官移植供者的选择和法医的亲子鉴定中得到了应用。A1A2B8B35A2A10B40B16父母a b c dA2B35A2B40A1B8A10B16A1B8A2B35A2B40A10B16a d b d c b c a1 2 3 4 多态性现象（polymorphism)是指一随机婚配的群体中，染色体同一基因座有两种以上基因型，

5、即可编码二种以上的产物。HLA复合体是迄今已知人体最复杂的基因复合体，有高度的多态性。1) 复等位基因(multiple alleles) 位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称为等位基因（allele）；由于群体中的突变，同一座的基因系列称为复等位基因。HLA复合体的每一座存在为数众多的复等位基因，由于各个座位基因是随机组合的，故人群中的基因型可达108之多。A2A10B40B16A1A2B8B35A （6#）B （6#）2) 共显性表达(codominance):一对等位基因同为显性称为共显性。在杂合子状态下，等位基因均表达出相应产物。 HLA复合体中每一个等位基因均为共显性，从而大大增

6、加了人群中的HLA表型的多样性，达到107数量级。因此除了同卵双生者外，无关个体间HLA型别完全相同的可能性极小。A2A10B40B16A1A2B8B35HLA 分子：A1， A2， B8，B35 A个体AB个体BHLA 分子：A2， A10， B40，B16 共显性大大增加了人群中HLA表型的多样性(大多数人都是杂合子） 共显性大大增加了人群中HLA表型的多样性。 复等位基因和共显性导致了HLA的多态性。HLA 基因组学DR16：所编码HLA分子的血清型。HLA-DRB1*1602DRB1：所属HLA基因座位。HLA等位基因命名原则 02:在编码HLA-DR16分子的基因组内的序号。HLA

7、基因组学99年HLA抗原特异性和等位基因数HLA- AHLA- BHLA-CHLA-DRHLA-DQHLA-DP等位基因抗原27 5910 24961513018324963105 HLA遗传多态性和种族分布特征（99年） HLA-A HLA-Cw 世界被调查人群总和 湖南汉族人群世界被调查人群总和 湖南汉族人群271083151抗原等位基因5131522 MHC多态性的意义1.扩大种群对抗原肽的提呈范围，有利于维持种群的生存与延续。一个个体最多可能表达的HLA-I类分子（A,B,CW）的数目？2.不利于器官移植中供体的选择。HLA 基因组学连锁不平衡 (linkage disequilibr

8、ium) HLA复合体各等位基因均有其各自的基因频率。基因频率（frequency）是指群体中携带某一复等位基因者的比率。 如果不同基因座上的两个复等位基因同时出现于个体中的计算频率和实际分布不一致，则认为两者之间存在连锁不平衡（linkage disequilibrium）。DRB1*0301B6B8ABDRB5B8B3DRB4CB2B11DRB7DRB1*0301DRB69%12%9% 12%=0.0108=1%7%实际频率：紧密连锁连锁不平衡的意义有利于临床器官移植HLA配型（从无血缘关系的人群中寻找HLA匹配的器官移植供体）。不利于确定疾病的一级相关HLA基因。HLA 基因组学：外显子

9、：内含子真核基因结构模式图转录及剪接基因组DNAmRNA蛋白质肽翻译HLA 基因编码分子的结构,分布HLA基因结构示意图12345678NCOOHa1a2a3Tm胞内区HLA A,CW,B类基因HLA I类分子a链123456NCOOHHLA II 类基因A座位HLA II 类分子a链 NCOOHa1a2Tm胞内区123456b1b2Tm胞内区HLA II 类基因B座位HLA II 类分子b链 HLA 基因编码分子的结构,分布HLA I类分子结构a1a3a2b21.由重链a,轻链b 构成的异源二聚体。2. a链 跨膜区细胞外区(a 1,a2, a3) 胞内区 3.a 1,a2功能区形成抗原结合

10、凹槽多态性区域（决定了肽类结合及细胞识别的特异性和亲和力）(1)2个a螺旋 8条b折叠壁底4. b轻链: 第15号染色体编码 物种间高度保守 稳定HLA I类分子 b2微球蛋白胞内区TM 结合内源性抗原肽. 抗原肽长约8-10氨基酸.(2)与CD8分子结合的部位HLA I 类分子抗原结合凹槽模式图抗原结合凹槽结合的抗原肽HLA I类分子的组织表达 1.HLA-A,CW,B分子表达于绝大多数所有有核细胞表面. 以糖蛋白形式分布在细胞膜表面. 不同组织,细胞表达水平有差异. 淋巴细胞表达量最高. 2.滋养层细胞,神经元细胞不表达经典HLA I 类分子.HLA 基因编码分子的结构,分布HLA II

11、类分子结构图a1a2TM胞内区b1TM胞内区b2 1.由a, b链组成的异源二聚体.2. a, b链均含有: a1, a2(a链) 细胞外区b1, b2(b链)跨膜区胞内区3. a1, b1形成抗原结合凹槽2个a螺旋8条b折叠凹槽壁底4.HLA II类分子抗原结合凹槽: 结合外源性抗原肽. 抗原肽长约13-17氨基酸.与CD4分子结合的部位HLA II类分子的组织表达生理状态下HLA II类分子主要表达在抗原递呈细胞: 巨噬细胞 树突状细胞 成熟B细胞激活的T细胞及单核细胞表达HLA II 类分子.HLA 基因编码分子的结构,分布HLA- I /II类分子的结构 HLA分子的功能:(1)参与抗

12、原处理和提呈.跨膜区胞内区抗原肽结合槽抗原肽结合槽胞外区三元体结构：TCR-抗原肽MHC分子-HLA 分子功能MHC分子结合并提呈抗原肽供TCR识别。MHC分子结构上的差异主要集中于肽结合槽。肽结合槽为多态性区域，决定了肽类结合及细胞识别的特异性和亲和力 HLA I,II 类分子结合抗原肽的比较 HLA-I类分子凹槽两端封闭,接纳8-10个氨基酸. HLA-II类分子凹槽两端开放,接纳13-17个氨基酸. HLA-I类分子结合并递呈内源性抗原肽供CD8+ T 细胞受体(TCR)识别. HLA-II类分子结合并递呈外源性抗原肽供CD4+ T 细胞受体(TCR)识别.专一性（相对选择性）HLA分子

13、对Ag肽的识别具有一定的特异性。表现在锚定位和锚定残基相对恒定意义：不同等位基因产物可能提呈同一Ag不同表位不同个体对同一Ag的应答强弱不等MHC多态性参与调控免疫应答抗原肽与MHC分子的作用特点（专一性和包容性）混杂性或包容性（Flexibility)特定MHC分子所选择的锚定残基并非专一，导致相当数量的肽段可符合共同基序的条件；不同MHC分子所结合的抗原肽，可拥有相似的共同基序。多肽疫苗，T细胞疫苗的重要理论基础结合抗原肽的HLA分子基序 等位基因 1 2 3 4 5 6 7 8 9 抗 原 肽 共 同 基 序A*0201 X L X X X X X X L M V X R X X X X

14、 X X L P B*2705H-2KH-2dH-2KH-2KH-2dH-2d LCM病毒特异性Tc细胞正常细胞LCM感染细胞正常细胞（）（）（）（）（）（）HLA分子的功能:(2)限制免疫细胞相互作用的结 构基础（MHC限制性）.MHC对TC细胞杀伤病毒感染细胞的限制性参与T细胞限制性识别T细胞在识别抗原肽的同时，还需识别与抗原肽结合的同基因型的MHC分子胸腺上皮细胞CD4-CD8-CD4+CD8+CD4+CD8+CD4CD8CD4+CD8-早期胸腺细胞MHC IIMHC IHLA分子的功能:(3)参与T淋巴细胞在胸腺中的发育.：随机表达的TCR阳性选择:DP细胞分化为SP细胞，获得MHC限

15、制性的识别能力。未能结合自身MHC分子的DP细胞凋亡。HLA分子的功能（4）：参与免疫应答的遗传调控HLA 基因群体多样性赋于个体间对同一病原体免疫应答的差异.HLA 分子以不同方式参与免疫调节. HLA 分子的功能(5):以应激分子形式参与机体免疫监视MIC基因家族:病毒感染细胞肿瘤细胞MICA,MICB表达上调结合NKG2D 受体激活 NK 细胞CD8+ T细胞gd T细胞除以上5点外,目前有关HLA基因功能的观点包括:(1). 共有约224个基因,表达基因128个, 部分基因的功能尚待研究.(2). 该复合体存在与免疫无直接关系的基因.如HFE基因.(3). 含有与疾病包括NPC,IDDM等遗传易感性有关的基因. HLA与临床医学HLA与器官移植HLA-A,B,DR 组织配型:肾移植HLA-A,B,DR,DQB1组织配型:干细胞