05 MHC

MHC研究进展摘要：主要组织相容性复合体是由紧密连锁的高度多态基因座位组成的染色体上的一个遗传区域，其基因产物称MHC分子或MHC抗原，是一类细胞表面的转膜蛋白。

本文以MHC的分布和化学结构为起点，接着从MHC的功能以及它与基因治疗的关系对MHC的研究进展作了较为浅显的介绍。

关键词：MHC 分布化学结构功能基因治疗正文：早在20世纪40年代已经确定，小鼠近交系之间皮肤移植物的排斥由分布不同染色体上的多个基因决定，分别称为H-1、H-2、H-3……很快发现，定位在第17染色体上的H-2基因有两个特点，一是在排斥(组织是否相容)中起主要作用，二是本身又包含多个功能相近的基因座位，而形成一个复合体。

由此把小鼠的H-2称为主要组织相容性复合体，简称MHC。

1、MHC的分布、化学结构MHC按其化学结构和功能的不同又分为I类、II类和III类，III类分子不参与抗原提呈，一般很少研究。

MHC I类抗原是由一条α链和一条β链组成的二聚体。

α链有5个功能区：α1、α2、α3、跨膜区和胞质区，由MHC I类基因编码；β链不由MHC I类基因编码，游离于细胞膜外，通过非共价键与α链结合。

据MHC I类分子的氨基酸序列和X射线衍射晶体的三维空间结构分析，可将其分为多肽结合区、类免疫球蛋白区、穿膜区和胞质区。

多肽结合区由α1和α2功能区组成，是I类分子与外来抗原结合的部位，决定着其识别外来抗原以及被T细胞识别的特异性，是MHC最重要的区域。

MHC II类抗原集中分布在B淋巴细胞、抗原提呈细胞(APC)如巨噬细胞上，是一条α链和一条β链以非共价键组成的二聚体，两链均由位于MHC遗传区域的紧密连锁的基因编码。

与I类抗原不同的是：α链和β链的化学结构极为相似且都具有多态性。

α链和β链细胞外分别含有两个功能区:αl,α2和β1,β2,α1和β1相互作用形成多肽结合区。

2、MHC基因的主要功能1、组织排异作用MHC被发现就是因为在哺乳动物组织移植中的排异作用。

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟钼合金的性质一.TZM 和TZC 钼合金TZM 合金是含05%Ti,0.08%Zr 和0.01%～0.04%C 的钼基合金，由于少量精细弥散的颗粒添加剂阻止钼在高温条件下晶粒长大，这样就显著的提高了高温强度和抗再结晶温度。

TZC 合金是一种合金化元素，含量比TZM 合金高的钼合金，是TZM 钼合金的一个改进品种，它具有较好的时效热处理强化效应。

但由于TZC 合金成本高，加工困难，因此还没有取代TZM 合金。

与纯钼相比，TZM(或TZC)合金具有较高的再结晶温度和高温强度，因此TZM 钼合金常被选作模铸工具和高温炉的器件，如支撑架、舟皿和料盘。

在玻璃行业中，TZM 合金代替低碳的纯钼材，因为在制造玻璃时，温度1400℃，活性金属碳化物不会分解，因而防止气泡的形成，提高了玻璃产品质量，延长了钼电极的使用寿命。

此外，TZM 合金还可做铝合金和Ag- Cd 合金的挤压模、热镦锻用的铁砧、导向电极、锻模和喷嘴等材料。

二.MHC 和ZHM 合金是以添加Hf 代替Ti 的用形成双相组织的方法强化钼合金。

ZHM 比MHC 具有更佳的性能。

合金的性能与加工变形程度，热处理条件有很大关系。

如MHC 系中，Mo-1Hf-0.05C 合金，用粉末冶金制成的锭子，经锻造变形量达60%时，在950～1250℃温度下的拉伸强度比TZM 的要高出20%，各方向的延伸率1%～10%。

ZHM 系中有ZHM4(Mo-1.2Hf-0.4Zr- 0.15C)；ZHM6(Mo-1.5Hf-0.5Zr-0.19C)；ZHM7(Mo-1.8Hf-0.6Zr-0.23C)；ZHM8(M-2.1Hf-0.7Zr-0.27C)四种成分合金。

这些合金都具有极好的加工性能，较好的高温强度和低温延性。

三.Mo-W 合金用钨合金化提高钼的耐热强度。

由于加入25%～30%W 时，合金的工作温度提高大约200℃。

Mo-W 合金只能以部件的形式生产，而不能生产板和丝材。

MHC-Ⅱ类抗原表位预测软件的对比评价生物医学工程研究2o10.29(2}_l2—8JournalofBiomedicalEngineeringResearch～132…-一一.MHC—II类抗原表位预测软件的对比评价*李胜涛,刘昌文,邹泽红,陶爱林△(广州医学院第二附属医院,广州510260)摘要:比较不同MHC—II类抗原表位预测软件的优缺点,为后续应用提供依据.在众多mA—II类抗原表位中,选取ⅢA—DR的6个表位(DRB10101,03O1,0401,0701,1101和1501)为代表,选取MHCBN数据库中的309条已知抗原表位的肽链为待测肽链.使用近年来常用的7个表位预测软件,根据不同软件的临界值确定入选结果数据,比较各软件所得结果与已有的实验结果之间的差距以确定其优劣.综合7个软件预测结果进行评价,得出NetMHCII和№tMHCIlpan所得结果准确率最高.可以用NetMHCII~,an及NetMHCII进行MHC—II类分子抗原表位预测.不同软件HLA的各个亚型的预测所得指标不一致,提示综合运用不同软件对多肽表位进行预测十分必要.关键词:MHC—II;表位预测;临界值;软件;比对中图分类号:R318文献标识码:A文章编号:1672.6278【2010)02.0128—05 ComparativeAssessmentofDifferentSoftwares forMHC——IIAntigenEpitopePredictionLIShengtao,LIUChangwen,ZOUZehong,TAOAilin,(TheSecond4$d~tedHospitaltO&mngzhouMedicalCollege,ou510260 ,China)Abstract:TocomparedifferentsoftwaresonthepredictionefficacyofMHC—II epitopes.FromanumberofHLAclassⅡsubtypes.sixmA—DRloci(DRBI*0101,0301,0401,0701,1101and1501)wereselectedas representativeHLA.309peptideswerechosenfrom MHCBNdatabaseastesters,ofwhichtheepitopeswerewell—studiedbyforme rexperimentsandclassifiedintofourbindinggroups.Seven COlTlinonlyusedepitopepredictionseftwareswereappliedonthepepfidesand thebindingdataofeachpepfidewer.obtainedbyeachsoftware. Theexperimentaldataandsoftwaredataofallpepfideswerecomparedin~relle 1.Fiveaccuracyindexwereusedtoevaluatethesoftware. TheresultsshowedthateachsoftwareselectedhasmadefullepitopepredictiononallpeptidesandHLAloci.However.theepitope predictingresultsfromdifferentsoftwaresw{~reinconsistentoneachsingleIli aloci.Thepooledresultsbyeachsofewareshowedthatthe NetMHCIIandNetMHCIIpanproducedthehighestaccuracytopredictMI-IC —IIantigenepitopes.NetMHCIIpanandNetMHCI1wouldbethebestinthepredictionofMHCclassI Ibindingepitopes.Inconsistentresultsbydifferent softwareimpliesthatitisnecessaryto’usedifferentsoftwarestopredictMHC一Ⅱantigenepitopes.Keywords:MHC—II;Epitopeprediction;Thresholds;Software;Comparison 1引言人体主要组织相容性复合体(majorhistocompati—bih’ycomplex,MHC),又称为人白细胞抗原(human leukocyteantigens,mA),是人体对病原体入侵后免疫应答的重要组成部分.MHC类分子主要分为I类*国家自然科学基金资助项目(30640033,30771240);广东省自然科学基金重点项目(8251018201000002);广州市属高校科研教学团队项目(1394118);广东省医学科研项目(A2007272)△通信作者Email:***********************第2期李胜涛,等:MHC—II类抗原表位预测软件的对比评价129和II类分子,MHC—II类分子主要与细胞免疫系统有关.在免疫应答过程中,抗原多肽与MHC类分子的结合是一个重要的前提条件,并且对后续的免疫反应产生深远的影响.因此,外源性抗原肽与MHC —II类分子的结合能力,是合理设计疫苗的重要前提,同时,对二者的结合力进行精确评测,对于发掘新的MHC—II类抗原表位将起着决定性的作用,不仅显着减少验证T细胞表位的实验成本,同时可以节约实验者的时间….得益于生物信息学的快速发展,MHC—II类分子结合肽预测技术不断进步,基于各种方法的各种软件也不断涌现.如早期出现的模体匹配(motif match)法J,基序算法j,基于Windows98/Windows NT的表位预测平台TEPITOPE,乃至近年出现的神经网络方法l5等.各种在线预测MHC—II类分子抗原表位软件完全免费,非常方便,但表位预测的程序存在差异,特别是一些服务器的来源和效用仍不确定,因此,预测结果参差不齐,为更好地应用此类软件,为高效的疫苗设计服务,我们对目前网络上公开传播,使用较多的软件的有效性进行了比较,为后续表位分析奠定基础.2材料从MHCBN数据库中共选取了309个多肽,实验数据来自于标准数据库MHCBN,该数据库主要是评价MHC—I1分子结合预测方法的主要数据库之一, 选取的每一个多肽长度均不小于15个氨基酸残基, 并根据数据库的分类将所下载的肽链分为高结合力(59条),中等结合力(78条),低结合力(84条),无结合力(88条)四分类.3方法选取7个近十年来国际上知名的在线预测MHC一Ⅱ类分子抗原表位软件,将所有选定的多肽均在线进行MHC—II抗原表位预测,由于Ⅱ类分子亚型众多,而且不断有新的亚型出现,基于后续实验的要求及比对众多软件共有的亚型种类,ⅢA—DR是最常见的MHC—II亚型,在众多亚型当中选取我们将要用到的mA—DRB1*0101,0301,0401,0701,1101,15016 个亚型作为代表.为个更好地总体评价各个软件的预测能力,将高,中,低结合力的多肽归为结合的一类,无结合归为另一类,并算出各个软件的统计值.所选用的7个抗原表位分析软件见表1.评价一个系统的结果可信度是否高,也就是评价表1表位预测软件在线服务器Table1~itopepredictionso,wareolllineserver软件名算法摹网址ARBMaaixMNetMHCⅡNetMHCIIoanPropredRSyfpeithi:80801tools/matrix/MHCPred2007www.cbs.dtu.dk/services/NeICⅡ2OO8www.cbs.dtu.dk/serviees/NetMHCllpan2001www.imtech.IP,S.in/raghava/pmpred/RP口1999ww.syfpei~.de/homehtm此系统的诊断性能如何,一般用下面五个指标来表示:(1)敏感I~(sensitivity,SE)是指一种预测方法得到的结合多肽数在真正结合肽链中的比例.即所得真正阳性结果在真结合多肽中的比例,可用下式表示: sE=在结合类多肽中预测的结合多肽数/结合类多肽总数(2)特异性(specificity,SP)是指非结合的多肽在预测方法中所得到非结合结果的比例.即所得真正阴性结果在真非结合多肽中的比例,可用下式表示: SP=一种软件预测所得无结合多肽数/真正非结合多肽总数(3)阳性期望值(positivepredictivevalues,PPV):一种预测方法中得到结合多肽结果中,真正结合多肽的可能性大小.即所得阳性结果在真正结合多肽中的比例,可用如下公式表示:PPV=在结合类多肽中预测的结合多肽数/该软件预测的结合多肽总数(4)阴性期望值(negativepredictivevalues,NPV)是指一种预测方法中得到的非结合多肽数目中,能得出真正非结合多肽的可能性大小,即所得阴性结果在真非结合多肽中的比例,可用如下公式表示: NPV=在非结合类多肽中预测的非结合多肽数目/该软件预测所得非结合多肽总数(5)准确性(accuracy,AC)是指一种预测方法得到的正确结果的可能性,用公式表示如下:AC=(预测的真正结合多肽数+预测的真正非结合多肽数)/预测的多肽总数4结果4.1各个软件对不同结合力多肽的预测情况根据数据库的分类,通过各个软件的在线预测130生物医学工程研究第29卷结果,我们可以得出各个软件对于各个结合力的结合正确的情况.高结合力多肽的预测结果表明这7个软件中Rankpep较差,ARB软件对此预测较好, NetMHCIIpanL7J,NetMHCI1次之,剩下各个软件对于高结合力多肽预测能力相差不大.对于中,低等结合力多肽预测结果最好的软件是MHCPred_8],其数据与下载的吻合度非常高,只有Rankpep及Propred 结果较差.对于无结合的多肽抗原预测结果明显较差是MHCPred,只有少数几个与下载的数据相符合, 也就是非结合的基本上其预测结果可信度不高,见图1.4.2各个软件亚型预测多肽表位的情况为了进一步了解各个软件中各类亚型预测能力情况,为后续实验提供充分,可靠的依据,充分利用所得已知多肽表位与MHC—lI类抗原表位结合的结果.我们计算出了各软件预测多肽与各个亚型的sE,sP值.由于sP值是非结合的多肽在预测方法中所得到非结合结果的比例,而MHCPred对非结合多肽的预测能力非常低,所以在此暂不做比较.在预测DRB1*0101亚型当中只有Rankpep及Propred的敏感性较低,与此同时其特异性较高这种方式会造成对多肽的预测能力降低,对部分多肽表位预测不准确,而ARB,NetMHCⅡ及NetMHCpanⅡ的sP值较低,表明其预测结果误将一部分非结合表位看成结合表位.除Syfpeithi,其它所有软件对DRB1*0301及DRB1*0401亚型表位的预测结果都不太理想,sE值普遍较低,对结合的多肽预测遗漏的可能性较大.对于DRB1*0701亚型而言,Propred 的敏感性最低.对于DRB1*1101亚型,Propred及NetMHCII预测敏感性比较好.所有软件预测DRB1 *1501亚型的特异性都高,显示对此亚型非结合多肽表位预测效果比较好.由以上内容我们得知,对不同亚型用不同的软件预测可得到理想结果(见图2).4.3各个软件预测能力的总体评价为总体评价各个预测软件的能力,我们将各个预测结果综合在一起进行评价.在线各个软件对多肽预测准确率最低的是MHCPred,其准确率才刚过60%,最高的是NetMHCIIpan,NetMHClI几乎达到90%,据此说明后二者预测可信度高于前者.在特【J●HJIJLInIJ】L震lj,jH一一…『Lt;.匡雾..霍..ARBRKPHsY qrPl砌【】f¨Pn{I图17个软件预测309条多肽的结果FiglTheresultsofht~ogramabout7sof~wal-epredicts309pepfides ARBEpESYI~ET图2各个软件亚型预测的SE值Fig2ThevalueofthevarioussubtypesofSE∞∞}三∞∞∞∞mO誊pf琶000譬岳誊0暑98765432l000O0O0O0O第2期李胜涛.等:MHC—II类抗原表位预测软件的对比评价131图3各个软件亚型预测的SP值Fig3ThevalueofthevarioussubtypesofSP异度和敏感性这二个数据中,同样只有NetMHCIIpan,NetMHC11数据均衡性能最好.Propred在阳性预期值中有较好的表现,说明此软件的假阳性较低.综合以上数据,我们认为NetMHCIIpan,NetMHCⅡ所得结果可信度最高(见表2).表2各软件的数据统计结果TabJe2Statisticalresultsofsoftwal~5讨论MHC—II类分子抗原表位预测在基础研究中可以极大地减少实验工作量,节约研究经费,加快研究进展.同时,对于准确性好的预测软件所得的预测结果大多能在后续实验中得到很好的验证.Kruger 等_1..用TEPITOPE软件预测和体外分析鉴定了EBNA1上}Ⅱ一Ⅱ几个HLA—DR限制的多肽,并由此发现了HLA—DR115限制第482号位氨基酸序列EBNA1的特异性CD4T细胞克隆能识别自然加工的EBNA1蛋白,Wen等川同样利用软件预测登革热病毒的CD4T细胞表位序列,同时在体外分析证实了该表位的特异性.诸多文献充分说明了表位预测在疫苗,药物分子设计与改造中具有不可替代的位置.NetMHCIIpan及NetMHCI1分别是人工神经网络和矩阵法这二种软件的典型代表,能够得出可靠性比较高的结果.这两种软件的共同点都是假定:在表位多肽与MHC分子结合的过程中,各氨基酸残基的贡献是相对独立并可简单地加和,并以各个肽链加和的结果来判定肽链分子与MHC—II类分子的亲和性,但是我们也看到上述预测各种方法总的预测结果参差不齐,说明这些方法还有诸多局限性.其一是预测软件本身的原因.现今众多以矩阵算法为基础软件相比之前基于结构的模体匹配软件其预测能力有较大的提高,但由于其对处理数据中的非线性问题能力不强,而受到限制,而基于人工神经网络的软件,由于能较好地处理复杂的非线性问题,目前是一种较好的表位预测软件,但其预测的能力还有较大的提升空间.其二是众多预测软件忽略了表位序列中各氨基酸问的交互作用,仍然只考虑与MHC分子结合的核心序列,而不考虑延伸出MHC一11类分子结合槽的部分.实验表明,rI1l 细胞表位延伸部分(称之为侧翼序列,PFRs)对MHC 与抗原表位与TCR三分子复合物的稳定性有较大的影响¨,这也是II类抗原表位预测的难点之一,更重要的是这些软件出现时日尚短,还需大量的数据进行测试以充分检验该软件的效能.本研究显示,不同的软件阳性预期值与阴性预期值,特异度及敏感性,准确度等指标存在差异,其中以NetMHCIIpan及NetMHCII准确性高,实际工作可以利用这两个软件对多肽表位进行预测,同时参考其他评价指标比较高的软件所得的结果,利用综合结果来确定可信度比较高的一些表位,从而为表位改造等实验提供重要依据.参考文献:[1]Bian,Reidhaar—OlsonHJF,HanllnerJ.Theuseofbioinformaticsfor identifyingclassII—restrictedT—cellepitopes[J].Me~ods,2003,29 1987654321OOO0O0OO00l32生物医学工程研究第29卷(3):299—309.[2]DoytehinovaIA,DRFlower.TowardthequantitativepredictionofT—cellepitopes:coMFAandcoMSIAstudiesofpeptideswithaffinityforthe classIMHCmoleculeⅧ』A—A*0201lJ』.JMedChem,2001,44 (22):3572—81.13~RothbardJB,TaylorWR.AFff~ueneepaUemcommontoTcellepitopes [J].EMBOJ,1988,7(1):93—100.14]StumioloT.Generationoftissue—specificandpromiseuousHLAligand dana.susingDNAmicroarraysandvirtualⅢJAclassIImatnc~[J]. NatBioteehnol,1999,17(6):555—561.[5]NielsenM.ReliablepredictionofT—cellepitopesusingneuralnetworks withnovelsequencerepresentations[J].ProteinSci,2003,12(5):11307—1017.[6]DiLeoE.Tomatoatopypatch”testinadultatopiedermatitis:diagnostic valueandcomparisonamongdifferentmethods[J].Allergy,2OO9,64(4):659—663.[7]NielsenM.QuantitativepredictionsofpepfidebindingtoanyHLA—DR moleculeofknownsequence:NetMHCIIpan【JJ.PLoSComputBiol, 2008,4(7):1000—1107.[8]GuanP.MHCPred:aserverforquantitativepredictionofpeptide—MHC binding[J].NucleicAcidsRes,2003,31(13):3621—3624.[9]NielsenM,LundegaardC,hmdO.PredictionofMHCclassⅡbinding affmityusingSMM—align,anovelstabilizationmatrixalignmentmethod lJJ.BMCBioinfonnatics,2O07.8:238.[10]KrugerS.IdentificationofarmturallyprocessedHl—DR—restrictedT —helperepitopeinEpstein—Barrvirusnuelearantigentype1lJJ.J Immunother,2003,26(3):212—221.[11]putationalpredictionandidentificationofdenguevires—specificCD4(+)T—cellepitopes[J].VirusRes,2O08,132(1—2): 42—48.[12]BuusS.Descriptionandpredictionofpeptide—MHCbinding:the humanMHCproject’[J].CurrOpinImmunol,1999,11(2):209—213. [13]SinghH,RaghavaGPS.ProPred:predictionofI-ILA—DRbindingsites [J].Bioinformaties,2001,17(12):1236—1237.[14]GedkinAJ.Naturallyprocessed阻AclassIIpepfidesrevealhighly conservedirmannogenieflankingregionsequencepreferenceslllatreflectantigenprocessingFatherthanpeptide—MHCinteractionslJJ.J Immtmol,2001,166(11):6720—6727.(收稿t3期:2009—12—20)(上接第119页)离和重聚相关.细胞松弛素B在细胞内同微丝的正端结合,并引起F一肌动蛋白解聚,阻断亚基的进一步聚合.在电场中的细胞移动也与微丝密切相关,而且不是剂量依赖性,表现为完全抑制.我们的实验中3种剂量的抑制结果相似,可能是因为细胞松弛素B起作用之前,小鼠皮肤角质细胞均有所移动,而在细胞松弛素B抑制微丝之后都停止运动.细胞内游离钙离子浓度的改变是细胞生理功能的重要物质基础,钙离子作为细胞内最重要的第二信使之一,也是多种受体激动后信号传递过程中的中心环节.胞浆游离钙离子浓度的升高,一方面来源于胞内钙库贮存的钙离子的释放,另一方面来源于胞外钙离子的内流.控制钙离子内流的重要结构是膜脂质双分子层内的蛋白质,它是钙离子移动的通道.通过本实验研究发现,电场对细胞移动的影响与钙离子通道无关.参考文献[1]McCigCD,ZhaoM.Physiologicalelectricalfieldsmodifycellbehaviour [J].BioEssays,1997,19(9):819—826.[2]McCigCD,RajnicekAM,SongB,eta1.Haselectricalgrowthcone guidancefounditspotential[J].TrendsNeurosci,2002,25(7),354—359,[3]ZhaoM,DickA,Fon’esterJV,eta1.Electricalfieldsdirectedcellmotility involvesupregulationandasymmetricredistributionofECGreceptorandis enhancedbyflbronectinorlaminin[J].MolBiolCell,1999,10(4):1259一l276.[4]FangKS,IanidesE,OsterG,eta1.Epidermalgowthfactorrecetor relocalizationandkinaseactivityaremecessaryfordirectionalmigrationof kerationeytesinDCelectricfields[J].JCellSci,1999,112(12):1967—1978.[5]怀斯.上皮细胞培养指南[M].北京:科学出版社,2005.[6]BingSong,Y uGu,JinPu,eta1.Applicationofdirectcurrentelectric fieldstocellsandtissuesinvitroandmodulationofwoundelectricfieldin vivo[J].NatProtoc,2OO7,2(6):1479—1489.[7]ZhaoM.Electricalfieldsinwoundhealing—Anoverridingsignalthat directscellmigration[J].SeminCellDevBiol,2009,20(6):674—682. (收稿日期:2010—04—07)。

第21卷总第35期西北民族学院学报(自然科学版)Vol.21,N o.2 2000年6月Journal of Northwest Minorities University(Natural Science)June,2000MHC及其免疫学意义胜利,安利峰(西北民族学院医学院,甘肃兰州730030)摘要:MHC不仅与移值排斥反应有关,而且广泛参与免疫应答的诱导与调节,所以具有很重要的免疫学意义1文章概括地介绍了MHC的基因排列、遗传特性、生理学特性及与疾病的关系等方面的基本知识和最新研究进展1关键词:MHC;免疫学;意义中图分类号:R730145文献标识码:A文章编号:1009-2102(2000)02-0054-0520世纪初人们发现,在不同种属或同种不同系的动物个体间进行正常组织或肿瘤移植,会出现排斥1排斥反应本质是一种免疫反应,它是由细胞表面的同种异型抗原诱导的,这种代表个体特异性的同种抗原称为组织相容性抗原或移植抗原,其中能引起强而迅速排斥反应者称为主要组织相容性抗原,其编码基因是一组紧密连锁的基因群,称为主要组织相容性抗原(MH C)1现已证明MHC不仅与移植排斥反应有关,而且广泛参与免疫应答的诱导与调节,所以具有很重要的免疫学意义1人类的MH C编码产物称为人类白细胞抗原(HLA)1 MH C复合体位于人第6号染色体短臂6P21.31.1999年已经完成其全部基因图的测序工作,其全长为3600kB,包括224个基因座位,其中128个功能性基因(有表达产物),96个假基因1按照染色体端粒向着丝点方向,HLA基因以Ñ类、Ó类、Ò类区域的顺序排列1通过基因组序列分析而直接确认和定位的新基因座位93个,占224个座位的41.5%1其中Ñ、Ò、Ó类各占52个、25个和16个1这表明,新的基因主要检出于Ñ类区1不仅如此,测序分析发现,Ñ类和Ò类区域远大于原先所确定的范围,由此在H LA基因复合体的两侧,新命名了两个区段:扩展的Ñ类区和扩展的Ò类区11MH C复合体的特殊遗传特征MH C复合体,按3.6mB区域内包括224个基因座位计算,其密度之高为人类所有基因之冠1它们具有其特殊的遗传特征[1]1111单体型遗传方式MH C复合体是一组紧密连锁的基因群1这些连锁在一条染色体上的等位基因很少发生收稿日期:2000-04-26作者简介:胜利(1970)),男(蒙古族),内蒙古赤峰市人,西北民族学院医学系讲师,主要从事医学免疫学研究1同源染色体间的交换,构成了一个单体型1在遗传过程中MH C单体型作为一个完整的遗传单位由亲代传给子代1112多态性现象多态性是指随机婚配的群体中,染色体同一基因座有两个以上基因型,即可能编码两种以上的产物1MH C的多态性现象是由于下列原因所致:11211复等位基因位于一对同源染色体上对应位置的一对基因称等位基因1由于群体的突变,同一座的基因系列称复等位基因1MHC复合体的每一座均存在为数众多的复等位基因,这是MHC多态性的最重要原因111212共显性(一对等位基因同为显性称为共显性)MHC复合体中每一个等位基因均为共显性,从而大大增加了人群中HLA表型的多样性,达107数量级1113连锁不平衡MH C复合体各等位基因均有各自的基因频率1基因频率是指某一特定等位基因与该基因座中全部等位基因总和的比例1MHC的基因座是紧密连锁的,但其各基因并非完全随机的组成单体型,某些基因比其他基因能更多或更少地连锁在一起,从而出现连锁不平衡12MH C的主要生物学功能MH C最初是在研究排斥反应的过程中被发现的1MH C分子作为代表个体特异性的主要组织抗原,在排斥反应中起重要作用1自从60年代发现了Ir基因,70年代发现了细胞毒T 细胞与靶细胞的相互作用的MH C限制性后,对MHC的生物学作用就有了更深入的认识. MH C的主要功能包括:211参与对抗原的处理尽管MHC的两类基因来源于同一祖先基因,为与自身功能相适应,它们发展了不同的结构和细胞内的运输空间1通常MH C-Ñ类分子呈递的多肽来自胞内蛋白的降解产物(内源途径),结合8~9个氨基酸的短肽1而MH C-Ò类分子呈递的多肽则来自胞外的体液(外源途径)1抗原的加工和呈递是由众多MH C基因参与的极为复杂的过程121111MH C-Ñ类基因限制的抗原呈递Ñ类基因的主要功能是从胞内抗原中获得多肽,并将抗原呈递给CD8+T细胞及自然杀伤细胞等1MHC-Ñ类分子限制的抗原呈递是H LA的生物合成和细胞内运输相偶联的,许多细胞内伴侣(chaperones)如tapasin、calnex in、calrweticalin 等参与了H LA的成熟和肽的装载过程1但有关分子伴侣、Ñ类基因和肽运输体之间的确切的相互作用模式还不太清楚1胞内蛋白经蛋白酶体(由MHC-Ò类基因编码)降解后由TAP(由MH C-Ñ类基因编码)将多肽运至内质网,并装载到错误折叠的Ñ类分子上,使之释放轻链,并使重链正常折叠1只有结合了抗原肽后,MH C-Ñ类分子才能稳定存在1细胞内的蛋白质结合了泛素(ubiquitin)以后很快能被蛋白酶体降解成8~12残基的多肽,适于由Ñ类分子限制的抗原呈递1多肽再通过TAP转移至HLA分子,TAP通过内质网上的蛋白tapasin与H LA-Ñ类分子相连1当Ñ类分子正确组装并结合了多肽后,就从内质网释放出来,它们进入分泌途径并展示于细胞表面1另外,Ñ类基因除了呈递内源性抗原外,越来越多的实验证明,具有吞噬功能的部分APC细胞亦可利用它们的MH C-Ñ类分子呈递本被认为该由MH C-Ò类分子呈递的外源蛋白质[2]1有些外源蛋白质可直接穿透细胞膜或内吞体膜、溶酶体膜进入胞浆,从而被蛋白酶降解而进入经典的MHC-Ñ类途径,因而为TAP所依赖1目前发现的MHC-Ñ类呈递外源性抗原的途径主要有以下几种模式:¹/吞噬体到胞浆0模式;º/囊泡0模式;»/胞外降解0模式1所以MH C-Ñ类分子不仅能呈递内源性蛋白质,也可以呈递外源性蛋白质[3]1 21112MHC-Ò类基因限制的抗原呈递Ò类基因限制的抗原呈递主要是针对内吞途径中的一些降解产物1内吞体和溶酶体中的蛋白酶将其内部分蛋白质抗原破坏并降解成适于MH C-Ò类分子呈递的多肽1MHC-Ò类分子将抗原呈递给CD4+T细胞等1MH C-Ò类分子除了a链和b链外还有不显示多态性的r链,即Ii链(又称恒定链invarian chain)1Ii链是一典型的分子伴侣,在内质网内,它暂时覆盖由a链和b链共同组成的抗原结合凹槽,以使后者不至于过早地接纳抗原肽,并引起a/b异二聚体通过高尔基体进入溶酶体1同时Ii链的大部分蛋白酶降解,CLIP籍助H LA-DM分子(为MH C-Ò类分子)而让位于外源性抗原肽,载有多肽的Ò类分子再展示到细胞表面,以被CD4+T细胞识别1212约束免疫细胞间相互作用HLA另一个重要的生物学功能是约束免疫应答过程中各类免疫细胞的相互作用,又称为MH C的限制性1包括免疫应答感应阶段Mo与Th之间、反应阶段Th与B细胞之间、以及效应阶段T c与靶细胞之间的相互作用1MHC-Ñ类和Ò类抗原分别对不同细胞起约束作用.21211Mo、T、B细胞相互作用过程中的MHC限制性各项实验均能证明T细胞只能被具有相同MH C-Ñ区基因的抗原呈递细胞所激活1Th与B细胞相互作用时,只有两者的MHC 相同的条件下才会出现协作效应[1]121212MHC对Tc杀伤病毒感染靶细胞的约束人类在杀伤病毒感染或半抗原修饰的靶细胞时同样受到Ñ类抗原的约束,主要受H LA-B位点抗原和HLA-A位点抗原约束1而Tc细胞杀伤病毒感染的同种异体靶细胞时则不受MH C的约束1关于MHC对Tc细胞杀伤病毒感染靶细胞的约束机制一般认为是通过联合识别,即Tc表面一个受体识别MH C编码的抗原和病毒抗原的复合物来完成的[1]1213参与对免疫应答的遗传控制人们早已观察到各种不同品系动物的免疫应答是由遗传控制的,机体对某种抗原物质是否产生应答以及应答的强弱也是由遗传控制的,控制免疫应答的基因称为Ir基因1人的Ir基因位于H LA-A与B位点之间,而与D/DR无关1另外,在H LA128个功能基因中39.8%基因和免疫系统有关,特别是Ò类区域中几乎所有基因均显示免疫相关功能1这些基因主要分成5类:和免疫球蛋白结构域或其他免疫超家族同源的基因,表达于特定免疫组织中的基因,和抗原加工呈递或炎症反应有关的基因,参与调节免疫基因表达的基因,能被免疫介质如干扰素所诱导的基因1这些基因均参与对免疫应答的遗传控制[4]1214诱导自身或同种淋巴细胞反应MH C分子可作为自身或同种反应的刺激分子诱导免疫应答或参与免疫调节1215参与T细胞分化过程成熟的有功能的T细胞必须经过在胸腺中阳性选择和阴性选择,MHC在这两种选择过程中起关键作用[1]121511阳性选择过程早期的胸腺细胞前体不足3%,为CD4-CD8-双阴性细胞,随后发育为CD4+CD8+双阳性细胞,并受到严格的选择1假如一个双阳性的细胞表面能与胸腺皮质上皮细胞表面MHC-Ñ类或MH C-Ò类分子发生有效结合,就可以被选择而继续发育,否则会发生程序性死亡1MHC-Ñ类分子选择CD8复合体,而使双阳性细胞表面CD4复合体受体减少;MH C-Ò类分子选择CD4复合体而使CD8复合体减少1这种选择过程赋予成熟CD8+ CD4-T细胞具有识别抗原与自身MH C-Ò类复合物的能力,CD4+CD8-T细胞具有识别抗原与自身MHC-Ò分子复合物的能力,成为T细胞MHC限制现象的基础121512阴性选择过程经过阳性选择后的T细胞还必须经过一个阴性选择过程,才能成为成熟的、具有识别外来抗原能力的T细胞1位于皮质与髓质交界处的树突状细胞(DC)和巨噬细胞(M o)表达高水平的MHC-Ñ类和MH C-Ò类抗原,在胚胎发育过程中,机体自身抗原成分与DC和M o表面MHC-Ñ类Ò类抗原形成复合物1经过阳性选择后的胸腺细胞如能识别DC和Mo细胞表面自身抗原与MH C复合物,即发生自身耐受停止发育,而不发生结合的胸腺细胞才能继续发育为识别外来抗原的CD8+CD4-或CD4+CD8-单阳性细胞,迁移到外周血液中去13MH C与疾病病因及免疫的相关性除了MHC的生理学功能以外,MH C与疾病的关联是一个越来越受到关注的问题1这不仅因为它涉及众多临床疾病发病的病因,还因为这是一个揭示MHC功能及其免疫调节机制的极佳途径1目前,MHC与某些疾病相关的机理尚不完全明了,可能与以下几种假说有关[1]:311MHC与疾病病因的关联机理31111分子模拟假说某些病原微生物的抗原与HLA抗原分子结构相似,即为共同抗原,可能导致两种后果:一是机体对这种病原微生物产生交叉免疫耐受,不能产生有效的免疫应答,保护了病原微生物;二是病原微生物刺激机体产生相应的抗体,损伤了具有共同抗原的组织细胞131112受体学说HLA抗原作为某种病毒的受体,如小鼠MHC-Ò类抗原是乳酸脱氢酶病毒的受体131113免疫应答基因Ir基因通过其产物Ia抗原影响巨噬细胞呈递抗原或与其他细胞间相互作用,使机体对某些疾病易感131114连锁不平衡学说MHC基因与真正疾病的易感基因连锁不平衡131115补体基因缺陷或扩展单体型连锁不平衡等1312H LA与某些疾病的免疫反应的相关性31211HLA与自身免疫性疾病有大量实验证实MHC-Ñ类、MHC-Ò类基因的多态性在自身免疫性疾病(AID)的易感性中起了极为重要的作用1如:Ñ型糖尿病(IDDM)、类风湿性关节炎(RA)、重症肌无力(M G)等131212HLA与病毒感染一些由病毒编码的免疫调节因子可通过直接或间接干扰HLA分子给T细胞呈递抗原肽而使病毒逃避机体的免疫反应1如:人的细胞肥大病毒(CM V)可导致宿主MHC-Ñ类抗原的下降以保护被病毒感染的细胞免受Ñ类分子限制的CTL的攻击1 31213H LA的保护作用除了与疾病易感性有关外,HLA还有对AID的保护作用1实际上,只有一部分HLA-Ò类等位基因会使携带者具有遗传易感性,相反有许多等位基因则有保护作用1群体调查表明DRB-0402能保护个体避免RA的发生,而IDDM的保护基因有作用较弱的DQB1-0301和作用较强的DQB1-06021由于MH C特殊的遗传特征与生物学功能,所以其在免疫系统中的重要作用倍受关注1人类通过对HLA分子结构、基因组成、功能及与疾病关联性等的不断深入认识,希望能将它们运用于对自身免疫性疾病、移植排斥反应、肿瘤的发生发展等方面的研究1如:现在已经完成了MHC基因图的测序工作,那么就可以在关联性的基因群中,找到相应的易感基因或疾病抵抗基因,从而可能预防和治疗这些自身免疫性疾病1又如:研究H LA-G在母胎免疫、移植免疫和肿瘤免疫上的意义,研究HLA-E在抗肿瘤免疫、抗病毒免疫、自身免疫疾病和母胎相互作用及免疫稳定等方面的意义等1因此,在不久的将来,人类通过MHC这一途径,找出治疗肿瘤、病毒感染、预防移植排斥及自身免疫性疾病的有效方法1参考文献:[1]金伯泉1细胞和分子免疫学[M]1西安:世界图书出版社,19951[2]Rock K L.A new foreig n policy:M HC class I molecules monitor the outside world[J]1Immunol today,1996,17:1311[3]徐卫锋1MHC-I类分子对外源蛋白的呈递[J]1上海免疫学杂志,1999,19:3801[4]范丽安,周光炎1人类基因组MHC测序及免疫学意义[J]1上海免疫学杂志,1999,19:3211Major Histocompathbility Complex(MHC)and their Immunological SignificanceSHEN LI,AN L-i feng(M edicine College of Nort hw est M inorities U niv ersity,Lanzhou Gansu730030,China)Abstract:generally introduced basical know ledg e ABC and the last research advance of MHC about gene segueuce,inherited characteristic,physiological characteristic relative to disease and so on.Key words:MH C;immunolog y;sig nificance。