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(分子生物学本科生课件)抗原抗体主要组织相容性抗原

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《免疫学》主要组织相容性抗原 ppt课件

《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
2
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）。
10
ppt课件
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
11
ppt课件
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。
1
ppt课件
* 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MHC讲课文档

主要组织相容性抗原MHC讲课文档

单体型（haplotype）：同一条染色体上MHC不同座位等位基因
的特定组合，相对稳定、很少发生同源染色体间交换。
某一个体MHC抗原特异性型别称为表型。 MHC基因在体细胞两条染色体上的组合称为基因型。
第十六页，共38页。
第十七页，共38页。
第十八页，共38页。
连锁不平衡（linkage disequilibrium)： 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几率高于 随机出现的频率。
第十九页，共38页。
MHC多态性及其意义
多态性（polymorphism）：一个基因座位在群体中存在多个
等位基因,是群体概念。 等位基因（allele）：位于一对同源染色体上对应位置的一
对基因称为～。
复等位基因：由于群体中的突变，同一座位所可能出现的基因 系列。(如ABO血型系统）
锚定位：抗原肽上与MHC结合的特定部位。 锚定残基(anchor residue)：抗原肽锚定位上的氨基酸残基。
第二十八页，共38页。
Class I
Class II
第二十九页，共38页。
共同基序：某一MHC所能递呈（结合）的抗原肽， 具有相同的锚定残基。
共同基序决定了MHC分子与抗原肽结合的专一性
Peptide-binding region
Immunoglobulin-like region
Cytoplasmic region
Class II MHC molecules
第九页，共38页。
a1、β1构成分子顶部两端开放的抗原结合槽，可接纳 13~17个氨基酸残基
结合并递呈外源性的抗原肽供TCR识别
待测细胞+抗HLA-标准血清+补体—细胞死亡为阳性 用于HLA-I类抗原（A、B、C） 及HLA-DR、DQ （用B细胞，血清先用血小板预吸 收，去除抗HLA-I类抗体）

主要组织相容性抗原抗体

主要组织相容性抗原抗体
抗原肽/MHC-I类分子复合物
↓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

主要组织相容性抗原
HLA复合体的多态性指群体中不同个体 在同一基因座上存在差别，即在随机婚配 的群体中，同一基因座位可能存在两个以 上等位基因。多态性的形成主要是HLA基 因座位存在复等位基因及其共显性表达
HLA 分 子 的 多 态 性
a1
12 10 8 6 4 2
a2
CP,TM,C
20 40
60
80 100 120 140 160 180 200 220
第五章 主要组织相容性抗原 major histopatibility plex, (MHC)
主要组织相容性复合体
• 在人或动物个体间进行组织器官抑制，一般均发 生排斥反应，移植排斥反应的本质是移植物受者 对供者组织细胞所表达抗原产生免疫反应。
• 其中，可诱导迅速而强烈排斥反应的抗原成为主 要组织相容性抗原，引起缓慢且较弱排斥反应的 抗原称为次要组织相容性抗原。
第二节 HLA抗原及其功能
• HLA-ⅠⅡⅢ类基因区分别编码不同的产物， 包括HLA-Ⅰ、HLA-Ⅱ类分子和HLA-Ⅲ类基 因区编码的众多补体成分和其他血清蛋白。
（一）HLA-Ⅰ类分子
• HLA-Ⅰ类分子是由两条多肽链组成的异源 二聚体。其中α链即重链（45kD）由HLA基 因编码，为跨膜分子，具有多态性；轻链 （12kD）由15号染色体上的非HLA基因编码， 称β2微球蛋白（ β2m）无多态性。 Α链由 膜外区（分α1、 α2和α3三区）、跨膜 区和胞浆区组成。
• 编码这一系统的基因是一组紧密连锁的基因组， 称为主要组织相容性复合体（MHC）
一、概念
主要组织相容性复合体（MHC）：
受遗传控制的，代表个体特异性的主要 组织抗原系统，参与器官移植排斥，免 疫应答调控 。
MHC具有多态性（Polymorphism）的 特点。

第8章主要组织相容性抗原

第8章主要组织相容性抗原
外源性抗原 APC MHCⅡ类分子-抗原肽复合物 表达于细胞膜表面 CD4+T细胞识别。
2. MHC限制性（ T细胞发挥效应所必需）：
特定T细胞识别特定类别的自身MHC分子而发 挥免疫 学效应的现象。
3. 决定免疫应答能力- - - MHC Ⅱ类分子
四. HLA与疾病的关系
R.R (relative risk，相对危险率)
第二节 MHC的遗传学特点
一、MHC多态性 １． MHC多态性：指在随机婚配的群体中，同一基因 座位可能存在两个以上等位基因，是一个群体概念 ２．形成MHC多态性的分子机制 * 复等位基因：群体中，位于同一基因座位上有2个及2 个以上不同的基因; * 共显性表达：位于两条染色体上的等位基因均为显性 基因;
•P+ x C-
=
•P- x C+
R.R值越大相关性越强。 举例：（1）强直性脊柱炎与B27
（2）胰岛素依赖性糖尿病 （IDDM）与DR3、DR4
某些基因的存在反映了个体易感或抵抗某些疾 病的倾向，而这些基因不一定是直接引起疾病的遗 传因素。
•强直性脊柱炎
•ankylosing spondylitis (B27),
五、 HLA与肿瘤的关系
恶性肿瘤细胞 --- HLA-Ⅰ类分子表达减少或缺 乏，肿瘤细胞逃逸免疫监视。
实际应用：IFN- 促进肿瘤细胞HLA-Ⅰ类分 子表达 增强CD8+CTL细胞的特异 性杀伤。
五. HLA检测在法医学上的应用
在基因和所编码产物二个水平同时检测HLA基因型， 可进行亲子关系及死亡者身份等方面的法医学鉴定。
二、单体型遗传
➢ 单体型(haplotype)：连锁于同一染色体片段上的 若干基因座位上的等位基因组成。

医学免疫学课件：主要组织相容性抗原

医学免疫学课件：主要组织相容性抗原

Example: If MHC X was the only type of MHC molecule
Pathogen that evades MHC X
MHC XX
Survival of individual threatened
Population threatened with extinction
4、主要组织相容性复合体 major histocompatibility complex MHC 即编码主要组织相容抗原的基因，是位于哺
乳动物某一染色体上的一组紧密连锁的基因群。 * 小鼠MHC → H-2复合体→编码H-2抗原; * 人类MHC → HLA复合体（基因）→编码 HLA分子（抗原）;
Data from /HIG/index.html July 2014
MHC多态性的意义
利于群体适应复杂多变的环境及应 付各种病原体的侵袭，从而维持种 群的生存;
实现对机体免疫应答的遗传控制;
可用于个体识别，但不利于寻找同 种移植物供者。
HLA单元型遗传：以单元型作为遗传基本单位， 将MHC遗传信息由亲代遗传给子代。
意义：可用于选择移植供者和亲子鉴定。
连锁不平衡（linkage disequilibrium）：群体 中各HLA等位基因非随机地组成单元型的现象。
主主要要内容内 容
• 概述 • 人类MHC-HLA复合体 • HLA抗原系统 • MHC的功能 • HLA与医学的关系
upon genotype
Population survives
MHC多态性的意义
利于群体适应复杂的环境改变，从 而维持种群的生存;
实现对机体免疫应答的遗传控制;
可用于个体识别，但不利于寻找同 种移植物供者。

主要组织相容性抗原

主要组织相容性抗原
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。
精选课件
40
多态性机制1 复等位基因
精选课件
17
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。
精选课件
19
HLA I类分子肽结合槽
a-chain
Peptide
b2-M
MHC class I accommodate peptides of 8-10 amino acids
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
精选课件
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精选课件
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精选课件
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精选课件
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精选课件
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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。
精选课件
30
抗原肽与MHC分子作用的基础
精选课件
31
精选课件
b-chain
Cleft is made of both
a and b chains

主要组织相容性抗原系统全解PPT40页

主要组织相容性抗原系统全解PPT40页

1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
主要组织相容性抗原系统全解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
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2．内源性抗原(endogenous antigen)：细胞 内合成的抗原，通过胞质溶胶途径由MHC-I 类分子递呈给CD8+T细胞。
（二）胞质溶胶（MHC-I类分子途径）
内源性抗原（如病毒抗原、肿瘤抗原）
（胞质）↓被蛋白酶体酶解
抗原肽（含8-13个AA）
↓经抗原肽转运体 (TAP)转运 至内质网形成
MHC分类：按照其血清பைடு நூலகம்和生物化学特
点，MHC分子分为Ⅰ 和Ⅱ两类，均由一条α 和β链非共价结合而成．
二 主要组织相容性复合体
的分布和结构
分布:
MHC -Ⅰ类分子主要分布于机体所有有 核细胞表面，以淋巴细胞Ⅰ类分子的密度最 大，其次为肾.肝及心脏，密度最低的为肌肉 和神经组织。血清.初乳及尿液中还存在可溶 性的Ⅰ类分子。
（1）调理作用
是指抗体及补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗 原的作用。IgG型抗体可通过Fc段与中性粒细胞及巨噬 细胞上的Fc受体结合，增强其吞噬作用。
调理吞噬作用：调理作用（Opsonization）是指抗体、 补体C3b、C4b等调理素促进吞噬细胞吞噬细菌等颗 粒性抗原的作用。 ①抗体在抗原颗粒与吞噬细胞间“搭桥”、 ②抗体与抗原结合后改变抗原表面电荷，降低静电排斥 力。 ③抗体中和某些细菌表面的抗吞噬物质。 ④吞噬细胞FcR结合抗原抗体复合物 被活化。
抗体 主要组织相容性抗原
免疫
1、概念：机体的一种特异性的保护功能，通
过免疫,机体能识别“自己”，排除 “异己”，以维持内环境的平衡和稳 定。
2、功能: ①防御功能
②监控和清除功能
免疫系统的防卫功能
组成：皮肤和黏膜
第一道防线
人
功能：阻挡杀死病原体，
体
清扫异物
非特 异性
的
组成：体液中的杀菌物质
三 第二道防线
MHC-Ⅱ类分子的结构
MHC -Ⅱ类分子是由α、β两条链通过结 合紧密的非共价键连接组成的异源双体。α 链分子量32～34kDa,有2个N-连接寡聚糖， β链 29～32kDa，有一个N-连接糖基化点 。
α、β链各有2个结构域α1、α2及β1、β2。 每个结构域约含90氨基酸残基，除α1区外， α2、β1、β2每个区各含一个二硫键。
MHC-II Molecule
MHC分子包括三个功能单位：
①抗原肽结合单位：负责接纳抗原肽，也是被T细胞受体 (TCR) 识别的部位；
②Ig样单位：包括MHC-Ⅰα3和β2m以及MHC-Ⅱ的 α2和β2，除 了维持MHC分子的结构稳定之外，还分别与T细胞表面的CD4和 CD8分子结合；
③跨膜单位：由连接肽，穿膜区和胞浆区组成，具有一定的信号 传导功能。
3、铰链区
铰链区位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸。 IgG1,IgG2,IgG4和IgA的铰链区较短，而IgG3和IgD的 铰链区较长；IgM和IgE无铰链区。 有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的酶切位点。
免疫球蛋白的功能
一、V区功能 二、C区功能
一、V区功能
识别并特异性结合抗原，这种特异性是由IgV 区，特别是HVR（ CDR3）的空间构象决定的。 抗原结合价：单体为两价；双体为四价；五聚体 理论上为十价，但实际为五价。
↓
↓
抗原肽/MHC-II类分子复合物
↓
递呈给CD4+T细胞识别
免疫效应
（1）可溶性Ig可通过V区与抗原性物质发生特异 性结合，发挥中和作用。
（2）膜型Ig为B细胞抗原识别受体。
二、C区功能
1、激活补体 • 主要是IgM、IgG1~3与抗原结合后通过经典途
径激活补体活化。 • 聚合的IgA可通过旁路途径激活补体。 • IgD 、IgE及IgG4不能激活补体
2、结合细胞表面的Fc受体
抗原肽/MHC-I类分子复合物
↓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
如钙粘素(calnexinIP88/90) 起着分子伴侣 （chaperone)作用促进此转运过程。最后，成
熟的糖蛋白由囊泡运输而至浆膜上。
MHC-Ⅰ类分子：
α链及β2m链是由分别的mRNA同时翻译的，并在细 胞的内质网腔相结合而成。MHC-Ⅰ类分子需要 β2m才能装备成完整分子结构.可见肽的结合是Ⅰ类 分子正确装备所必须的，这也说明细胞表面的MHC 分子的肽结合槽内均已含有肽片段。
（1）重链和轻链N端约110个氨基酸为可变区（variable region,V区)，V区存在3个高变区及4个骨架区。三个高变区 共同组成Ig 的抗原识别部位，形成与抗原决定基互补的表位。 高变区也称互补决定区。
V区氨基酸组成和排列随抗体结合抗原的特异性不同而变异 形成了许多种具有不同抗原的特异性抗体。
MHC-Ⅰ α2 α1
MHC-Ⅱ
α1 β1
抗原肽结合 单位
α3 β2m
α2 β2 Ig样单位
跨膜单位
三 MHC 的生物合成和提呈抗原
MHC 分子的生物合成
MHC分子属膜糖蛋白，其mRNA是在粗 面内质网被翻译的，当信号肽被引入内质网 腔后即被切除，所以成熟的MHC分子不具信 号肽结构 。N –糖基化是在内质网腔并在翻译 过程或翻译 后立即进行的。 现知某种蛋白质
• 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。
2、可变区和恒定区
MHC-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）以及 活化的Ｔ细胞和胸腺上皮细胞等表面。
MHC－Ⅰ类分子的结构
MHC－Ⅰ类分子属于糖蛋白，由一条重链和一条轻 链以非共价键连接而成．具多态性的重链也称为恒 定链，其胞外段包括α １.α２与α３结构域，其中α １.α２结构域共同构成抗原肽结合槽；轻链即微球 蛋白，由位于第１５号染色体的非MHC 基因所编 码，与重链的α３同属免疫球蛋白超家族．
抗体（antibody）是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产 生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原 特异性结合，具有免疫功能。 在60年代初提出将具有抗体活性的球蛋白称为免疫球蛋分子 （immunoglobulin,lg）。γ球蛋白则必称为IgG,β2M称为IgM, 而β2A称为IgA。其后又相继发现二类Ig分子，分别称为IgE和 IgD。
和吞噬细胞
免疫
道
功能：溶解、吞噬和消灭
防
病菌
线
组成：免疫器官和免疫细胞 特异性
第三道防线 功能：产生抗体，清除病原体
免疫
抗体——生物体最奇妙的分子
●无限的多样性（diversity) ●功能与结构的双重性
可变区——抗原结合 恒定区——生物学效应功能
●分泌型和膜型表达
与抗体有关的诺贝尔奖获得者
（2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibodydependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC).是指表达Fc 受体的细胞，通过识别抗体的Fc直接杀伤被抗体包被的靶细 胞。如NK细胞，巨噬细胞等。
（3）介导І型超敏反应
3、通过胎盘
IgG是唯一通过胎盘的抗体，是一种重要的自然 被动免疫机制(与Fc片段结构有关)。
VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成和排列顺序变化程度 更高。
（2）重链和轻链C端为恒定区，不同Ig重链其不同长度，
相同种属、同一类别的Ig 氨基酸序列基本恒定。
如人抗白喉外毒素IgG与人抗破伤风外毒素的抗毒素IgG，它们的 V区不相同，只能与相应的抗原发生特异性的结合，但其C区的结 构是相同的，即具有相同的抗原性，应用马抗人IgG第二体（或 称抗抗体）均能与这两种抗不同外毒素的抗体（IgG）发生结合 反应。这是制备第二抗体，应用荧光、酶、同位毒等标记抗体的 重要基础。
MHC-Ⅱ类分子：
α和β链必须同时合成,并在内质网腔折叠相互结合。 在细胞内新合成的Ⅱ类分子与一种非MHC编码非 多肽性的链相结合，这种链称为γ或恒定 (invariant,Ii)链。
蛋白质抗原的处理与递呈
（一）概念
1．外源性抗原(exogenous antigen)： 来源于抗原递呈细胞（ APC ）外的抗原，通 过溶酶体途径由MHC-II类分子递呈给CD4+T细胞。
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。