人人学懂免疫学:第十五期

2020
12/29

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干细胞者说
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每时每刻,外界的环境中无数的病毒、细菌会通过各种各样的方式入侵我们的体内,而我们的免疫细胞无时无刻不在进行着激烈的战斗。这一系列文章生动有趣,很接地气,分享给大家!


撰文:Kennisy

首发:药学速览


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书接上回,我们回顾一下前面所学的知识点:B细胞和抗体,包括B细胞受体的结构、初始B细胞的激活、四种类型的抗体以及伴随B细胞成熟发生的一系列事件等。

我们将为大家介绍获得性免疫系统的中心环节——抗原提呈。抗原提呈过程,涉及从抗原被提呈细胞摄取并消化成免疫原性肽,以MHC 肽复合物的形式呈现于细胞表面,通过TCR激活T细胞 ,直至触发免疫应答反应的复杂过程。

今天,我们为大家介绍MHC分子。


1
MHC分子概要

主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC) 是一组编码动物主要组织相容性抗原的基因群的统称。目前,MHC I 类和MHC II 类分子的结构已经得到了完整的解析(如下图所示)。人类的MHC被称为HLA(human leukocyte antigen,HLA),即人白细胞抗原

MHC分子最主要的功能是参与抗原呈递,即MHC分子通过其肽结合槽与抗原肽结合,并将其呈现于细胞表面,供T细胞识别并促发免疫应答反应。

MHC分子的结构(左为MHC I类分子,右为MHC II类分子)

2

MHC I 类分子介绍

MHC I类分子的结构具有一个两段闭合的结合沟, 它们所提呈的多肽片段(大多由8-11个氨基酸组成)与沟相匹配而落在沟内。

每一个I类HLA蛋白均与β2微球蛋白的蛋白质配对以形成完整的MHC I类分子。我们每个人都有3个MHC I 类分子的编码基因(HLA-A、HLA-B和HLA-C)定位于6号染色体。由于人类有分别来自于母亲和父亲的两条6号染色体,故我们都有 6 个MHC I类基因。而HLA-A、HLA-B和HLA-C基因编码的HLA蛋白都存在轻微的变异形式(具有相同的大体形态,但存在一个或几个氨基酸的差异),这被称之为“多态性”。

因为MHC I类分子的多态性,因而它们具有不同的结合基序并能提呈具有不同氨基酸末端的多肽(例如,有一些MHC I类分子能与一端为疏水性氨基酸的多肽结合,而另外一些 MHC I类分子则更倾向与碱性氨基酸结合等等)。因此,MHC I类分子能结合和提呈大量不同的多肽,每一个多肽均与MHC结合大沟末端的特定氨基酸相匹配。

6号染色体


3

MHC I 类分子介导的抗原提呈过程

MHC I类分子主要介导内源性抗原的抗原提呈过程。内源性抗原包括肿瘤细胞内合成的肿瘤抗原、病毒感染细胞合成的病毒蛋白(当病毒进入细胞后,会利用宿主细胞的生物合成机制,以生产病毒基因编码的蛋白质,因此病毒产生的蛋白质也归为内源性抗原)等等。

内源性抗原与外源性抗原的区别

内源性蛋白质抗原会在胞浆内的蛋白质销毁“装置”——蛋白酶体内被切割成小片段,这些多肽小片段大多数随后进一步裂解成单个氨基酸,被重新用于蛋白质合成。但是某些由蛋白酶体裂解产生的多肽能被特异性转运蛋白TAP1、TAP2所携带,穿过内质网膜。一旦进入内质网,某些多肽被选中、填入MHC I类分子结合沟内,它们将在细胞表面并被展示(这里说的“选中”,是因为并非所有的多肽都能满足相关条件)

首先,多肽分子须具有适当长度——约8-11个氨基酸    这种长度正是MHC I类分子抗原结合槽所能容纳的最适长度)  
其次,多肽末端氨基酸必须与衬于MHC分子结合沟两端的锚定氨基酸相容。显然,并不是所有由蛋白酶体准备的“碎片”都具有这些特征,那些不符合条件的多肽分子被转运出内质网,回到胞浆中进一步降解。
因此,MHC I类分子展示的有 3 个重要步骤:由蛋白酶体裂解产生抗原多肽;由TAP转运体将多肽转运至内质网;多肽结合于MHC I类分子结合沟内并被运至细胞表面展示。
MHC I类分子介导的内源性抗原呈递过程
MHC I类分子介导的内源性抗原呈递过程

尽管不同的细胞表达的MHC I类分子数量各异,但人体内几乎所有的细胞均在表面表达MHC I类分子。细胞毒性T淋巴细胞(CTL)会审查由MHC I类分子展示的蛋白质多肽片段,因此几乎每一个细胞都像是一本“打开的书”,均可被 CTL 检查以确定该细胞是否被病毒或其他生物侵袭,从而决定是否应该破坏之。

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文末小结

本期推送中,我们为大家介绍了MHC I类分子的结构和由其介导的内源性抗原的抗原呈递过程。MHC分子能呈递约由8-11个氨基酸组成的内源性抗原的多肽片段,MHC I类分子展示的有 3 个重要步骤:由蛋白酶体裂解产生抗原多肽;由TAP转运体将多肽转运至内质网;多肽结合于MHC I类分子结合沟内并被运至细胞表面展示

相信大家现在对MHC I类分子已经有了充分的了解,下一期推送中我们将为大家介绍MHC II类分子。


本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
内源性抗原,蛋白酶体,免疫学,氨基酸,蛋白质,编码

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