MHC編碼的抗原為一類同種異體抗原(alloantigen)。其中Ⅰ類和Ⅱ類抗原主要以細胞膜鑲嵌蛋白的形式存在，也可脫落成為可溶性的形式。Ⅲ類抗原為補體C2、C4和B因子， 主要分泌到血清等體液中去。
Ⅰ類抗原由非共價鍵連接的兩條多肽鏈組成，其中重鏈由MHCⅠ類基因編碼，輕鏈由另一條染色體(人第15對染色體，小鼠第２對染色體)β2m基因編碼。 Ⅰ類抗原分布于幾乎所有的有核細胞及血小板表面。HLA-A、B抗原在人類淋巴細胞表面濃度最高，每個細胞約有103～105個分子，占淋巴細胞表面蛋白的1％。
1. 重鏈 又稱α鏈，其裸肽分子量為40kDa。人Ⅰ類抗原α鏈上有1個N-連接的寡糖， 成熟的α鏈為糖蛋白，分子量的44kDa；小鼠α鏈上有2個N-連接的寡糖，分子量略大于人α鏈，為47kDa。α鏈為穿膜結構，根據(jù)各結構域的功能以及與Ig同源性的比較， α鏈可分為肽結合區(qū)和免疫球蛋白樣區(qū)組成的胞膜外區(qū)，穿膜區(qū)以及胞漿區(qū)(圖6-7)。
(1)肽結合區(qū)(peptide-binding region):α鏈氨基端的兩個結構域α1和α2，各含約90氨基酸殘基,α1與α2有很高同源性,但不屬于免疫球蛋白超家族成員。人α鏈有1個N-連接的寡糖，位于α1和α2連接處。小鼠α鏈則有2個N-連接的寡糖,分別位于α1與α2連接處和α2區(qū)的羧基端側。α2區(qū)內有一個鏈內的二硫鍵，兩個半胱氨酸間約含63個氨基酸殘基。α1區(qū)第60～80位氨基酸殘基和α2區(qū)第 95～120位氨基酸殘基的組成和排列順序變化最大,是Ⅰ類抗原多態(tài)性(同種異型)的分子基礎。
圖6-7 MHCⅠ類分子結構模式圖
注: 表示糖，P為磷酸化位點
表示多態(tài)性存在部位
美國哈fo大學Strominger實驗室用X射線晶體衍射圖搞清了HLA-A2分子的立體結構(圖6-8)。α3和β2m結構域靠近細胞膜,位于分子的底部;α1和α2結構域遠離細胞膜位于分子的頂部，所組成的空間結構是與抗原結合部位和被T細胞受體(TCR)識別的部位。與抗原結合部位的構象呈深槽狀,由α1和α2結構域各1條α螺旋和4條β折疊所組成。 兩條α螺旋位于抗原結合部位上部形成兩個側面,8條β折疊位于下部形成底面。所構成的深槽大約長2.5nm，寬1.0nm,深1.1nm,可結合8～20個氨基酸殘基,其大小和形狀適合于已加工處理的抗原片段。MHC Ⅰ類抗原分子的多態(tài)性主要位于形成兩側面的α螺旋結構上,與Ⅰ類抗原遞呈抗原的功能相關，形成深槽內部氨基酸的側鏈主要通過鹽鍵、氫鍵與抗原多肽結合；位于深槽外部和表面氨基酸是TCR識別的部位， 上述發(fā)現(xiàn)是近年來基礎免疫學中分子免疫學領域中最杰出的成就之一，為TCR識別MHC與加工處理的抗原復合物的理論研究和某些自身免疫性疾病的發(fā)病機理提供了重要依據(jù)。
(2)免疫球蛋白樣區(qū)(immunoglobulin-like region):α3約含90個氨基酸殘基，氨基酸組成十分保守,與IgC區(qū)同源,在二級結構上，α3組成Ig樣折疊(Ig fold)，即七個β折疊股形成兩個平面，由二硫鍵相連，屬免疫球蛋白超家族(IGSF)中C1結構。α3結構域是α重鏈的非多態(tài)部分(nonpolymorphic)，通過MHC分子突變分析證實,此區(qū)是與CD8分子相互作用的位置。
(3)穿膜區(qū)(transmembrane regiowww.med126.comn): α3結構域的羧基端側有一段較短的連接區(qū)(conn-ecting region)，穿膜區(qū)約由25個疏水性氨基酸殘基所組成，可能形成α螺旋穿過雙層脂質的細胞膜，并使α鏈錨在細胞膜上。
(4)胞漿區(qū)(cytoplasmic region):含約30個氨基酸殘基，并具有數(shù)個cAMP依賴的蛋白激酶(蛋白激酶A,PKA)和PP60 Src酪氨酸激酶的磷酸化位點。此外，在羧基端含有一個谷氨酰胺殘基，作為轉谷氨酰胺酶轉肽作用的底物。上述結構可能在MHCⅠ類分子與其它膜蛋白或細胞骨架成分相互作用中起作用，去除MHCⅠ類分子胞漿羧基端可抑制Ⅰ類分子的內化。
2.輕鏈 含99個氨基酸殘基，分子量為12kDa，最早在一些鎘中毒患者尿中發(fā)現(xiàn),1968年Berggard 從腎小管病變的蛋白尿中分離出來，電泳位于β2區(qū)，稱β2微球蛋白(β2-microglobulin,β2m)。A、B、C抗原所含輕鏈均一致。β2m氨基酸排列與IgGCH2約有30％序列同源，故β2m有游離免疫球蛋白結構域(free immunoglobulin domain)之稱，屬免疫球蛋白超家族C1結構。不同種動物之間β2m很少有區(qū)別。β2m本身與HLA-A、B、C抗原特異性無關，也不直接參與同抗原的結合，但對于α重鏈在細胞膜表面的表達以及執(zhí)行其正常生理功能是必須的。如人B細胞系Daudi不能合成β2m， 雖然在Dandi細胞Ⅰ類基因能發(fā)生轉錄，并可翻譯，但細胞翻譯產物是不穩(wěn)定的。當Daudi細胞轉染了有功能的β2m的基因或與表達β2m的細胞融合，Daudi細胞即可在細胞表面表達Ⅰ類抗原。α重鏈與β2m的結合可能發(fā)生在內織網(wǎng)。有關β2m的免疫學功能近來受到重視。 用抗β2m的單克隆抗體NAMB1可抑制MLR中的反應細胞�？乖c淋巴細胞接觸后18小時內，抗β2m血清可抑制其抗體應答。此外，β2m抗血清對PHA、ConA、PWM等對淋巴細胞的促有絲分裂作用都有明顯的抑制作用。由于β2m分子在細胞表面的數(shù)量遠遠大于Ⅰ類抗原分子的數(shù)目，故β2m可能以作為HLAⅠ類抗原一部分和游離分子兩種形式存在。在某些病理情況下，血清和尿中β2m可明顯升高。
圖6-8 人MHC Ⅰ類分子多肽的折疊
注: 左圖側面觀，右圖頂部觀。白色箭頭代表β疊股，白圈表示α螺旋，黑色線為二硫鍵
1. Ⅱ類分子的結構 MHC Ⅱ類分子是由α、β兩條鏈通過結合緊密的非共價鍵連接組成的異源雙體。α鏈分子量32～34kDa,有2個N連接寡糖，β鏈 29～32kDa，有一個N-連接糖基化點(圖6-9)。Ⅱ類分子α、β鏈是由不同基因所碥碼。α、β鏈各有2個結構域α1、α2及β1、β2。每個結構域約含90氨基酸殘基，除α1區(qū)外，α2、β1、β2每個區(qū)各含一個二硫鍵。 α1和β1與Ig結構域無相似性,組成肽結合區(qū)。α2和β2區(qū)與Igγ3和Cμ4相似,屬免疫球蛋白超家族C1型結構,非多態(tài)性。所有DR等位基因編碼的DR分子α2區(qū)結構都相同, 但不同于DPα2或DQα2者。CD4分子與Ⅱ類分子非多態(tài)部分相結合。
圖6-9 MHCⅡ類分子結構模式圖
Ⅱ 類抗原的多態(tài)性主要與 DQα、DQβ、DRβ和DPβ鏈有關。在人類Ⅱ類抗原是HLA-D/DP、DQ、DR抗原,其中D和DP抗原在MLR中為刺激T細胞激活的抗原決定簇 (major lymphocyte activating determinants,Lads抗原),而DR和DQ則刺激抗體的產生， 這與下述的HLA抗原檢測的方法有關。
α2和β2羧基端側有一個短的連接區(qū)。穿膜區(qū)約含25個氨基酸殘基。胞漿區(qū)可能與信號的轉導有關。盡管尚未獲得α和β鏈的X-線晶體衍射圖，從MHCⅠ、Ⅱ類分子結構和功能的相似性以及最近結果提示MHCⅡ類分子肽結合的多肽折疊形式與MHC Ⅰ類分子十分相似，α1和β1各形成4條β折疊股和一條α螺旋。8條折疊股組成一個底層，支撐2個α螺旋，α、β鏈2個α螺旋形成肽結合區(qū)深槽的側面(圖6-10)。
最近在細胞內發(fā)現(xiàn)與MHCⅡ類分子相連的第三條鏈，稱之γ鏈，約30kDa，屬免疫球蛋白超家族成員，非MHC編碼，γ鏈氨基端在胞漿內，而羧基端在細胞膜外。 在γ鏈到達細胞膜之前它是與MHCⅡ類分子分離的。γ鏈確切的生理功能還不清楚，可能是(1)改變MHCⅡ 類分子α、β鏈翻譯后加工的性質；(2)參與Ⅱ類分子細胞內的運行；(3)與Ⅱ類分子將外來抗原提呈給輔助性T細胞的功能有關；(4)最近又認為γ鏈可防止機體自身合成的肽與Ⅱ類分子結合，以保證Ⅱ類分子肽結合點為外源性抗原結合之用。
圖6-10 MHCⅡ類分子多肽的折疊(推測)
注: 本圖為頂面觀，白色剪頭代表β折疊股，白圈表示α螺旋，黑
色線為二硫鍵，邊緣的虛線方塊表示尚未確定的多肽折疊。
2.I區(qū)相關抗關
(1)Ia抗原的概念: Klein、Shrefler(1974、1975年) 將小鼠I區(qū)基因所編碼的抗原稱為Ia抗原(I region associated antigen)，也有人將I區(qū)中的Ir基因的產物稱為Ia抗原。目前一般把人類Ⅱ類抗原，尤其DR抗原也稱為Ia抗原。
(2)Ia抗原的分布: 小鼠Ia抗原主要在B細胞、巨噬細胞、表皮細胞、精子、活化T細胞、郎罕氏細胞、樹突狀細胞等。Ia抗原的組織分布見表6-6。
表6-6 Ia抗原的組織細胞分布(細胞熒光染色陽性率％)
Ia抗原主要分布在脾臟、淋巴結的淋巴細胞、巨噬細胞、胚胎肝細胞、表皮細胞、活化內皮細胞、骨髓細胞和精子細胞上，某些腫瘤細胞也具有Ia抗原。而紅細胞、血小板、腦組織、腎臟和成年肝細胞未見有Ia抗原。
無論是Th還是Tc/Ts被激活后一部分細胞表達Ia抗原。此外巨噬細胞、表皮郎罕氏細胞、樹突狀細胞也含有較高比例的Ia抗原，有人認為Ia抗原還與巨噬細胞亞群分類有關。
D抗原分布還缺乏系統(tǒng)資料。但從現(xiàn)有資料中看到，除B淋巴細胞外，T細胞、單核細胞、上皮細胞、內皮細胞和精子細胞也可以誘導淋巴母細胞反應，提示上述細胞存在D抗原，而血小板不存在D抗原。
(3)Ia抗原的功能: Ia抗原最主要的功能是作為Ir基因的產物，參與免疫應答的遺傳控制及其應答過程中的遺傳限制作用，這將在本章第五節(jié)中重點加以討論。此外還有以下的生物學功能:
①與B細胞分化的關系: 分化發(fā)育尚未成熟的B細胞以及B細胞型白血病細胞均可檢出Ia抗原，成熟的漿細胞表面不能檢出Ia抗原。
②人類Ia抗原與MLR刺激: 在單向MLR中刺激同種異體T細胞增殖的刺激細胞除B細胞外，其它的Ia陽性細胞如建株B細胞、精子、巨噬細胞、郎罕氏細胞的刺激能力與表面Ia抗原有關,巨噬細胞和郎罕氏細胞較強，精子較弱。抗人Ia樣抗血清或抗Ia樣單克隆抗體對人類MLR均有非常明顯的抑制效應。
③人類Ia樣抗原與免疫輔佐細胞: 只有Ia陽性的單核-巨噬細胞、 表皮郎罕氏細胞和樹突狀細胞具有執(zhí)行抗原提呈細胞(antigen presenting cell,APC)的輔助免疫應答的功能。最近發(fā)現(xiàn)Ia陽性B細胞也是機體重要的抗原提呈細胞。
④人類Ia樣與T淋巴細胞: T細胞經活化后(包括PHA、ConA、PWM，可溶性抗原， 同種異體抗原刺激)能合成并在細胞表面表達Ia抗原，其特異性與同一個體Ia抗原相一致。促有絲分裂原激活的Ia陽性T細胞以PWM刺激后比例最高，PHA次之，ConA最低。
⑤Ia抗體與免疫增強: 免疫增強(immunologicalenhancement) 主要是由Ia抗體介導的一種特異性免疫抑制作用。 有人認為移植前輸血所引起移植物存活延長現(xiàn)象是由B細胞導致的主動免疫增強現(xiàn)象。免疫增強的機制還不十分明了，可能與Ia抗體與Ia抗原結合后，阻止了供體Ia抗原對Th的刺激作用，從而阻斷移植排斥免疫應答的致敏過程；另一可能是Ia抗體的抗原結合位置可刺激受者產生抗獨特型抗體， 這種抗獨特型抗體可與Th細胞上Ia 抗原識別受體相結合，從而阻止了Th細胞對Ia抗原的識別，阻斷移植后排斥反應的產生。
MHC I類、Ⅱ類基因外顯子和內含子的組成相似（圖6-11)。第一個外顯子編碼先導序列。MHc I類分子α1、α2和α3是由三個不同的外顯子所編碼，空膜區(qū)和胞漿區(qū)是由數(shù)個較小的外顯子編碼。MHc I類分子胞漿部分每一個保守的磷酸化位點是由不同的小外顯子分別編碼。有多個調節(jié)MHC基因的轉錄的順式調節(jié)順序（cis-regulatory sequences)位于MHC基因外顯子的5`端，這些調節(jié)順序是作為反式作用的轉錄調節(jié)蛋白的結合位點。此外，在MHc I類基因中也發(fā)現(xiàn)有啟動子和增強子，并存在著對細胞因子特別是IFN-γ應答的核苷酸序列。在MHc Ⅱ類基因中含有對于Ⅱ類基因表達所必需的、稱之為W（或H)、X和Y盒的三個保守的核甘酸序列。
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圖6-11 MHc Ⅰ、Ⅱ類基因外顯子內含子結構
IFN-γ可調節(jié)MHC I類和Ⅱ類分子的表達。IFN-γ幾乎對所有細胞MHc I類抗原的表達有促進作用，其他的細胞因子如IFN-α、INF-β、TNF和LT也能促進MHc I類分子的表達。IFN-γ等細胞因子促進I類分子表達水平升高的機理可能是細胞因子激活的轉錄因子（cytokine-activatedtranscription factors)結合到I類基因DNA的調節(jié)序列zxtf.net.cn/zhicheng/上。IFN-γ可促進單核-巨噬細胞、郎罕氏細胞NHc Ⅱ類分子的表達，誘導MHc Ⅱ類分子陰性的內皮細胞、上皮細胞和基質細胞（stromal cell)表達Ⅱ類分子；樹突狀細胞和活化人T細胞可表達Ⅱ類分子，但IFN-γ無明顯調節(jié)作用；對于小鼠B細胞，IFN-γ作用后Ⅱ類分子表達反而降低，而IL-4有促進表達的作用。
