主要組織相容性復合體

主要組織相容性復合體(majorhistocompatibilitycomplex,MHC)是由一組高度多態(tài)性基因組成的染色體區(qū)域。MHC基因產(chǎn)物能在不同細胞表面表達，通常稱之為MHC分子或MHC抗原，又因這些抗原在器官移植中代表供受者雙方的組織相容程度，亦稱為移植抗原或組織相容性抗原。人的MHC是人類白細胞抗原(humanleucocyteantigen,HLA)。

MHC是現(xiàn)知多態(tài)性最為豐富的一個基因系統(tǒng)，擁有極大數(shù)量的等位基因，賦予種群巨大潛力以適應多變的內(nèi)外環(huán)境。MHC分子不但在T細胞分化發(fā)育中是必需的，而且在適應性免疫應答的啟動和調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用，并參與對固有免疫應答的調(diào)節(jié)。

MHC是構(gòu)成免疫遺傳學(immunogenetics)研究的主要方向。主要組織相容性復合體

MajorHistocompatibilityComplex

MHC基因

HLA分子的結(jié)構(gòu)、功能和分布HLA基因表達的調(diào)控

HLA和臨床醫(yī)學MHC基因一、多態(tài)性二、HLA抗原和等位基因檢測和命名三、連鎖不平衡MHC基因Chromosome6Chromosome17HLA基因參閱圖5-4基因名稱等位基因數(shù)基因名稱等位基因數(shù)基因名稱

等位基因數(shù)基因名稱

等位基因數(shù)HLA-AHLA-BHLA-CHLA-EHLA-FHLA-GHLA-HHLA-JHLA-KHLA-LHLA-PHLA-THLA-UHLA-VHLA-W2132279816721122501296650030HLA-XC2CC4BBfHLA-DRAHLA-DRB1HLA-DRB2HLA-DRB3HLA-DRB4HLA-DRB5HLA-DRB6HLA-DRB7HLA-DRB8HLA-DRB9091216207119615815203211HLA-DQA1HLA-DQB1HLA-DQA2HLA-DQB2HLA-DQB3HLA-DOAHLA-DOBHLA-DMAHLA-DMBHLA-DPA1HLA-DPB1HLA-DPA2HLA-DPB2TAP1TAP249179---121371336158--1212PSMB9PSMB8MICAMICBMICCMICDMICECYPCYP21BHSP70-1HSP70-2HSP70-HOMLTBTNFLTA--8440-----------HLA主要基因及等位基因數(shù)（截至2012年10月）

不同單元型中DR基因的組合DR亞區(qū)：DR亞區(qū)有1個DRA基因及9個DRB基因。DRA基因幾乎不顯示多態(tài)性，其產(chǎn)物為DR分子的鏈。9個DRB基因分別命名為DRB1～DRB9。其中DRB1、DRB3、DRB4和DRB5為功能基因。DRB1基因編碼的DR分子鏈與DRA基因編碼的鏈共同組成DR分子。DRB5基因、DRB3基因及DRB4基因編碼的鏈各自與鏈組成的DR分子，分別顯示血清學方法檢出的抗原特異性DR51、DR52和DR53。因此，DRB基因的數(shù)目隨每個個體所具有的單體型的不同而不同，可分為五個組。不斷被檢出的HLA等位基因數(shù)（限于WHO命名委員會確認并公布的等位基因）年份等位基因數(shù)HLAI類等位基因HLAII類等位基因

豐富的多態(tài)性(polymorphism)是HLA基因系統(tǒng)的一個最重要的特點。HLA復合體中很多基因座位的DNA序列在人群中存在許多變異體，稱為等位基因（allele）。單體型(haplotypes)是染色體上HLA不同座位等位基因的特定組合。單體型作為一個遺傳單位，將HLA遺傳信息完整遺傳于子代。一、多態(tài)性HLA基因系統(tǒng)的多態(tài)性及一些主要基因座位的等位基因數(shù)

截至2012年10月，正式命名顯示多態(tài)性的HLA基因座位有36個，共8712個等位基因。圖中各立柱下方所示數(shù)據(jù)為該基因座位的等位基因數(shù)。等位基因數(shù)對數(shù)值

DPB1DPA1DQB1DQA1DRB*DRAC4BC4ABfC2MICBMICABCEAGF其它1.21.41.61.82.01.02.22.42.62.83.03.22132279816721297*74936179*15884401612209225011148經(jīng)典的I類和II類基因

III類補體編碼基因非經(jīng)典I類基因和免疫功能相關(guān)基因*DRB包括DRB1～DRB9，其中DRB1等位基因數(shù)為975。3.3參閱表5-2

如此龐大的等位基因，表明HLA屬人類多態(tài)性最為豐富的基因系統(tǒng)。揭示人群中兩個無親緣關(guān)系個體間HLA等位基因相同的機率一定很低。對每一個個體，任何一個HLA座位只能有二個等位基因，分別來自父母親，這些等位基因均能得到充分的表達，稱為共顯性(co-dominance)。見下頁圖

由于人類是隨機婚配的雜合群體，從人群整個HLA等位基因庫中獲取這兩個基因應該是隨機的，兩個無親緣關(guān)系個體全部HLA等位基因相同的機率幾乎為零。也使每一個個體所具有的HLA等位基因及其產(chǎn)物可以成為顯示該個體獨特性的生物學“身份證”，即個體性(individuality)的標志。HLA系統(tǒng)的多態(tài)性保證了種群能顯示對各種病原體潛在的免疫應答能力，以保證群體的延續(xù)及維持其穩(wěn)定性。HLA基因的多態(tài)性及其在不同種族、地域中分布差異的原因是自然選擇所造成的。HLA系統(tǒng)又成了一個良好的群體標志，對研究人類起源、遷移、混雜及某些疾病的高發(fā)有很高的價值。DiagramillustratingvariousMHCmoleculesexpressedonantigen-presentingcellsofahetero-zygousH-2k/dmouse.BoththematernalandpaternalMHCgenesareexpressed.BecausetheclassIImoleculesareheterodimers,heterologousmoleculescontainingonematernal-derivedandonepaternal-derivedchainareproduced.The2-microglobulincomponentofclassImolecules(pink)isencodedbyageneonaseparatechromosomeandmaybederivedfromeitherparent.二、HLA抗原和等位基因檢測和命名用血清學及細胞學技術(shù)檢測的抗原特異性用分子生物學方法檢測的等位基因HLA抗原和等位基因因檢測方法的不同而有相應的命名系統(tǒng)。

HLA-B8HLA-B2AntibodytoHLA-B8補體依賴的微量淋巴細胞毒試驗SerologicaltissuetypingPolymeraseChainReaction(PCR)PCR-basedHLAgenotyping三、連鎖不平衡

連鎖不平衡（linkagedisequilibrium）是指在某一群體中，不同座位上某二個等位基因出現(xiàn)在同一條單元型上的頻率與預期值之間有明顯的差異。

連鎖不平衡現(xiàn)象在一定程度上限制了群體中HLA單元型的多樣性，這給器官移植尋找HLA相容供體提供了機會，但卻給HLA與疾病關(guān)聯(lián)研究中尋找原發(fā)性關(guān)聯(lián)成分造成一定困難。HLA分子的結(jié)構(gòu)、功能和分布一、HLA分子的組織分布二、HLA分子結(jié)構(gòu)三、HLA分子的功能一、HLA分子的組織分布

經(jīng)典的I類分子HLA-A、B表達在除絨毛外滋養(yǎng)細胞外的所有有核細胞表面，HLA-C分子則可表達在包括絨毛外滋養(yǎng)層細胞內(nèi)的所有有核細胞表面。但不同組織和不同細胞類型的表達水平不同。經(jīng)典HLAII類分子(DR、DQ、DP)的表達則局限在特定細胞群，主要是抗原提呈細胞如巨噬細胞、樹突細胞、成熟B淋巴細胞。此外激活的T細胞及激活的單核細胞也表達經(jīng)典II類分子。二、HLA分子結(jié)構(gòu)1.HLAⅠ類分子和HLAⅡ類分子2.HLAⅡ類分子的順位互補和反位互補3.可溶性HLA分子HLAⅠ類分子和HLAⅡ類分子(38kDand28kD)編碼DQ分子和鏈的基因以順位和反位互補兩種形式?jīng)Q定對疾病的易感性

基因圖中深色座位代表參與順、反位互補的易感基因HLAⅡ類分子的順位互補和反位互補

順位互補(cis-complementation)即DQ或DP分子的鏈和鏈是由同一條單體型上的等位基因所編碼；另一種是反位互補(trans-complementation)即DQ或DP分子的鏈和鏈是分別來自父親及母親的二條單體型上的等位基因編碼而成。這種現(xiàn)象不僅使細胞表面表達的HLA分子類型增加，而且與某些自身免疫病的易感性有關(guān)。HLA-G基因結(jié)構(gòu)與表達

HLA-G基因結(jié)構(gòu)與經(jīng)典HLAI類基因基本相同,但HLA-G分子胞內(nèi)段較短。HLA-G1為缺乏外顯子7的全長mRNA轉(zhuǎn)錄子;

HLA-G2為缺乏外顯子3,7的轉(zhuǎn)錄子;HLA-G3為缺乏外顯子3,4,7的轉(zhuǎn)錄子；HLA-G4為缺乏外顯子4,7的轉(zhuǎn)錄子;

可溶性HLA-G5是由于內(nèi)含子4中的存在終止密碼子,HLA-G6是缺乏外顯子3,7且內(nèi)含子4中含有終止密碼子;HLA-G7內(nèi)含子2中含有終止密碼子。mRNA中的密碼子以紫紅色方框表示。UTR：非轉(zhuǎn)錄區(qū)。HLA分子主要以穿膜蛋白的形式表達在細胞表面，但有少量分子則以可溶性HLA（sHLA）形式檢出。一些研究已提示，sHLA分子可通過多種機制發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，在感染性疾病、癌癥及器官移植排斥反應中，還可作為病理變化的檢測指標。可溶性HLA分子HLA分子的功能1.作為抗原肽受體結(jié)合和提呈抗原2.參與免疫調(diào)節(jié)3.參與T細胞發(fā)育和粘膜免疫4.其它非免疫學功能

Separateantigen-presentingpathwaysareutilizedforendogenous(green)andexogenous(red)antigens.ThemodeofantigenentryintocellsandthesiteofantigenprocessingdeterminewhetherantigenicpeptidesassociatewithclassIMHCmoleculesintheroughendoplasmicreticulumorwithclassIImoleculesinendocyticcompartments.作為抗原肽受體結(jié)合和提呈抗原

抗原肽在下列九個錨著位上的錨著殘基等位基因產(chǎn)物

123456789HLA-A*01DEYHLA-A*0201LMVLHLA-A*0301KHLA-A*1101VIFYMLFYIALYIVFKRHLA-A*03LVMFYIMFVLILMFKYFHLA-B*07PLFHLA-B*0801KLFHLA-B*2705RLFYRHKHLA-B*3501PYFMUHLA-B*5301PWFL部分HLAI類分子的肽結(jié)合共用基序同一H-2Kb分子可結(jié)合兩種不同的九肽左：囊狀胃炎病毒（VSV-8）抗原肽；右：仙臺病毒（SEV-9）核蛋白

HLA分子對抗原肽的識別既有特異性也有混雜性(promiscuous)。特異性指能與I類分子結(jié)合的抗原肽兩端的錨著位，以及能與II類分子相結(jié)合的4～5個位于核心序列中的錨著位，及相應的錨著殘基相對恒定。由此，能夠與同一類HLA分子相結(jié)合的抗原肽，其錨著位和錨著殘基往往相同或相似，構(gòu)成該HLA分子特有的共用基序(consensusmotif)?；祀s性指HLA分子與抗原肽之間的結(jié)合并不完全象抗原-抗體結(jié)合那樣顯示高度專一性。同一錨著位要求的錨著殘基組成可以是有變化的，凡符合共用基序的抗原肽均可被同一類HLA分子所結(jié)合。參與免疫調(diào)節(jié)NK細胞至少表達一種激活性受體和一種抑制性受體，不同組合的NK受體通過識別和結(jié)合相應配體，協(xié)同調(diào)節(jié)NK細胞的功能。NK細胞對靶細胞的殺傷無嚴格的MHC限制性，而是以“喪失自我”（missingself）的識別方式殺傷缺乏MHCI類抗原或I類抗原發(fā)生突變的靶細胞。參見表5-4《各類NK細胞受體及其相應配體》NK細胞Juchetal.–PlacentaandHLA.9-10/2012母胎免疫耐受HLAclassIexpressioninthehumanplacentaHLA-A,BHLA-CHLA-GHLA-E母體HLA-Am,-Bm,-CmHLA-Am,-Bm,-Cm胎兒HLA-Am,-Bm,-CmHLA-Ap,-Bp,-Cp

胎盤HLA-Gm,-Em,-Fm,-CmHLA-Gp,-Ep,-Fp,-Cp

妊娠期HLA分子在胎盤、胎兒與子宮上的表達

m:母親;p:父親

Positiveandnegativeselectionofthymocytesinthethymus.Thymicselectioninvolvesthymicstromalcells(epithelialcells,dendriticcells,andmacrophages),andresultsinmatureTcellsthatarebothself-MHCrestrictedandself-tolerant.參與T細胞發(fā)育HLA基因表達的調(diào)控一、HLA基因的結(jié)構(gòu)二、HLA分子表達及其調(diào)控三、HLA基因表達中的非DNA結(jié)合蛋白

Schematicdiagramof(a)classIand(b)classIIMHCgenes,mRNAtranscripts,andproteinmolecules.Thereiscorrespondencebetweenexonsandthedomainsinthegeneproducts;notethatthemRNAtranscriptsaresplicedtoremovetheintronsequences.Eachexon,withtheexceptionoftheleader(L)exon,encodesaseparatedomainoftheMHCmolecule.Theleaderpeptidesareremovedinapost-translationalreactionbeforethemoleculesareexpressedonthecellsurface.Thegeneencoding2-microglobulinislocatedonadifferentchromosome.Tm:

transmembrane;C:cytoplasmic.一、HLA基因的結(jié)構(gòu)參見圖5-15HLAII類和I類基因啟動子區(qū)的順式作用元件及其結(jié)合的轉(zhuǎn)錄因子右側(cè)箭頭指向的相反方向為HLAII類（上方）和I類（下方）基因轉(zhuǎn)錄啟動子區(qū)。帶英文字的彩色方框為II類和I類基因?qū)Ｒ恍皂樖阶饔迷?，其上方為結(jié)合各個順式作用元件的轉(zhuǎn)錄因子。中部的四對順式元件-轉(zhuǎn)錄因子在兩類基因中高度相似。啟動子右側(cè)的蘭色筐和黑筐為真核細胞基因共用的順式作用元件CCAAT和TATA。二、HLA分子表達及其調(diào)控

HLAII類反式激活因子(CIITA)結(jié)構(gòu)及其對HLA-DRA基因轉(zhuǎn)錄激活的調(diào)控A、CIITA分子結(jié)構(gòu)。N端棕色部分顯示乙酰基轉(zhuǎn)移酶活性，并與協(xié)同激活因子CBPBob1等結(jié)合；P/S/T：富含脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸結(jié)構(gòu)域；ATP/GTPB：相應結(jié)構(gòu)域；RFX結(jié)合：II類基因啟動子RFX、NF-Y等結(jié)合部位。B、CIITA分子C端與結(jié)合于HLAII類基因（此處以DRA為例）啟動子區(qū)順式作用元件的多組份轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，N端與通用轉(zhuǎn)錄復合體（GTC）及協(xié)同激活因子（co-activator）結(jié)合，通過表觀遺傳學機制（包括組蛋白乙?；稗D(zhuǎn)錄延伸）啟動對II類基因的轉(zhuǎn)錄激活。三、HLA基因表達中的非DNA結(jié)合蛋白HLA和臨床醫(yī)學一、HLA分型與器官移植二、HLA與疾病關(guān)聯(lián)InfluenceofMHCmatchingongraftsurvival

HLA分型是確定受檢個體HLA抗原特異性或等位基因的擁有狀態(tài)，可用于器官移植中供受對的選擇。HLA分型與交叉配型（cross-matching）對幾乎所有器官移植均是必要的。

HLA分型與器官移植

連鎖（linkage）與關(guān)聯(lián)性（association）研究是HLA與疾病關(guān)聯(lián)研究最常用的兩種方法。連鎖分析可依據(jù)家系資料對疾病基因進行定位，關(guān)聯(lián)分析則家系及群體資料均可用。關(guān)聯(lián)指的是疾病與不同抗原或等位基因之間的聯(lián)系，關(guān)聯(lián)程度用相對危險值(relativerisk,RR)表示，以此估計帶有某一HLA等位基因的個體易患某病或不易患某病的機會與不帶此等位基因個體之間的差別。因而疾病關(guān)聯(lián)基因被分為易感（susceptibility）或抵抗（res