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Biology / major-histocompatibility-complex

主要组织相容性复合体

主要组织相容性复合体是编码免疫相关蛋白质的基因区域,其主要产物向T细胞呈递肽抗原。

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**主要组织相容性复合体(MHC)**是基因组中包含一组连锁基因的区域,这些基因参与免疫系统的功能,尤其是抗原的加工与呈递。其最广为人知的产物是细胞表面的蛋白质,它们向T细胞呈递短小的蛋白质片段,使T细胞能够识别受感染或发生其他改变的细胞。“MHC”一词也常用来指这些抗原呈递分子。在人类中,这一区域称为人类白细胞抗原(HLA)复合体,位于第6号染色体的短臂。其名称源于组织相容性和移植研究中的发现。(ncbi.nlm.nih.gov)

遗传组织与多样性

人类MHC包含Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类区域。经典Ⅰ类基因包括 HLA-A、HLA-B和HLA-C;主要的经典Ⅱ类分子是 HLA-DP、HLA-DQ和HLA-DR,由编码其组成链的基因所编码。其他一些基因参与肽的加工或调控肽的装载。Ⅲ类区域包含具有其他免疫功能的基因,包括编码补体系统组分的基因;“Ⅲ类”并不是指另一类肽呈递分子。(ncbi.nlm.nih.gov)

MHC的多样性有两个不同层面:多基因性,即多个相关基因编码功能相互重叠的分子;以及多态性,即单个基因在群体中存在许多等位基因。来自母方和父方的等位基因通常以共显性方式表达。肽结合槽周围的变异尤为重要,因为这些变异会影响哪些片段能够与之结合,以及T细胞如何识别它们。因此,不同个体能够呈递的肽谱有所不同,而并非每个个体都拥有针对每一种可能抗原的独特受体。(ncbi.nlm.nih.gov)

Ⅰ类和Ⅱ类分子

MHCⅠ类分子存在于几乎所有有核细胞上。每个分子由一条跨膜重链与β2微球蛋白通过非共价作用结合而成,后者的基因位于MHC区域之外。重链形成一个两端相对封闭的肽结合槽,通常容纳长度约为8~10个氨基酸的肽。Ⅰ类分子与肽形成的复合物主要由CD8阳性T细胞识别,这些T细胞可分化为能够杀死受感染或异常靶细胞的细胞毒性细胞。(ncbi.nlm.nih.gov)

MHCⅡ类分子由α和β两条跨膜链组成。其结合槽两端开放,可容纳较长的肽,通常约含13~17个氨基酸,也可容纳更长的片段。这类分子主要表达于专职抗原呈递细胞,包括树突状细胞、巨噬细胞和B细胞,也可在其他细胞类型中被诱导表达。Ⅱ类分子与肽形成的复合物主要由CD4阳性T细胞识别,这些T细胞通过与其他细胞相互作用来协调免疫应答。(ncbi.nlm.nih.gov)

这两类分子既呈递自身来源的肽,也呈递外源肽。因此,它们并不只是区分“自身”与“非己”的标记;其生物学效应取决于作出应答的淋巴细胞及其所处的激活环境。(ncbi.nlm.nih.gov)

抗原加工与呈递

在经典的Ⅰ类途径中,细胞内蛋白质由蛋白酶体降解。抗原加工相关转运体TAP将所产生的许多肽转运至内质网,这些肽在那里装载到Ⅰ类分子上。稳定的肽–MHC复合物随后被运送至细胞膜。这一途径不仅呈递正常细胞蛋白质的片段,也呈递感染或细胞转化过程中产生的蛋白质片段。(immunology.org)

经典的Ⅱ类途径呈递在内吞区室中降解的蛋白质片段。新组装的Ⅱ类分子与恒定链结合,恒定链保护其结合槽,并引导其在细胞内转运。恒定链降解后,会留下一个称为CLIP的片段;在复合物呈递到细胞表面之前,HLA-DM促进其他肽取代CLIP。(immunology.org)

这些途径并非严格按照细胞内与细胞外物质划分。在交叉呈递过程中,某些树突状细胞会通过Ⅰ类分子呈递从外部摄取的抗原。对肽–MHC复合物的识别提供了抗原特异性信号,但初始T细胞的激活还依赖T细胞共刺激和细胞因子信号。(immunology.org)

T细胞识别与免疫耐受

T细胞受体同时接触结合的肽和MHC分子。因此,这种识别具有MHC限制性:T细胞识别的是由适当MHC分子呈递的特定肽,而不是单独的游离肽。这一关系是适应性免疫的核心机制之一。(ncbi.nlm.nih.gov)

在胸腺内发育期间,阳性选择保留能够与自身肽–MHC复合物适当相互作用的细胞。阴性选择则清除许多对这些复合物反应过强的细胞,从而有助于建立中枢免疫耐受。这些过程形成一个既能识别个体自身MHC分子、又能限制有害自身反应的T细胞库。但它们并不能清除所有自身反应性细胞;胸腺发育结束后,还会有其他外周免疫耐受机制发挥作用。(ncbi.nlm.nih.gov)

移植与研究意义

HLA分子的差异可引发针对供者组织的免疫应答,并导致移植排斥反应。因此,HLA相容性在器官移植和造血细胞移植中十分重要,不过其重要程度取决于移植类型和其他免疫学因素。MHC变异也与某些自身免疫性疾病的易感性差异有关。这些关联反映的是风险的变化,而非必然发生疾病。(ncbi.nlm.nih.gov)

乔治·D.斯内尔、让·多塞和巴鲁杰·贝纳塞拉夫因揭示组织相容性、人类白细胞抗原与免疫应答遗传控制之间的联系,获得了1980年诺贝尔生理学或医学奖。如今,标准化的HLA命名体系及序列资源,包括IPD-IMGT/HLA数据库,为实验室和临床研究中的等位基因鉴定与比较提供了支持。(nobelprize.org)