人人学懂免疫学:第十六期

2021
01/13

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干细胞者说
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撰文:Kennisy

首发:药学速览


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书接上回,上期我们为大家介绍了MHC I类分子的结构和MHC I类分子介导的抗原提呈过程:MHC I类分子能呈递约由8-11个氨基酸组成的内源性抗原的多肽片段。文章回顾:人人学懂免疫学:第十五期

MHC I类分子展示内源性抗原有 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类分子与MHC II类分子,有相似之处但也有不同之处。在对MHC I类分子有了解后,今天我们一起来学习MHC II类分子


1

MHC II 类分子概要

MHC II类分子,是由6号染色体HLA-D区基因编码,具有多态性——人与人之间的MHC II类分子具有差异。然而,与MHC I类分子不同的是,MHC II类分子的结合沟两端开放,多肽分子可以伸出沟外  (具有两段闭合的结合沟的MHC I类分子提呈的由8-11个氨基酸组成的多肽片段与沟相匹配而落在沟内)  。因此,  结合于MHC II类分子的多肽比结合于MHC I类分子的多肽分子更大,约为 13-25 个氨基酸。
MHC分子的结构:左为MHC I类分子,右为MHC II类分子

MHC II类分子结构

在介绍MHC II类分子介导的抗原提呈过程之前,我们先大概了解一下两类分子的区别:MHC I类分子介导的是内源性抗原的提呈过程,它们将内源性抗原片段提呈至CTL(细胞毒性T淋巴细胞),而MHC II类分子则介导的是外源性抗原的提呈过程它们提呈外源性抗原多肽分子至Th细胞helper T cells,辅助性T细胞

此外,  MHC I类分子在几乎所有细胞上都表达,而MHC II类分子则主要表达在B细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞等抗原呈递细胞上  。这一现象很有意义,MHC I类分子擅长提呈细胞内制造的蛋白质  (不要忘记MHC I类分子提呈的是内源性抗原)  。因而,几乎在所有细胞上表达的MHC I类分子使得CTL有机会检查机体内绝大多数细胞,以监视病毒或其他感染;而MHC II类分子正如“公告牌”——公示细胞外正在发生的事情,将危险警示于Th。
因此,须执行该任务的表达MHC II类分子的细胞相对较少——仅对机体不同部位的环境提供抽样信息。


2

MHC II 类分子介导的抗原提呈过程

组成MHC II类分子的两种蛋白质,在胞浆中产生并被转运至内质网,在内质网中它们与被称为恒定链(invariant chain)的第三种蛋白质结合。

恒定链蛋白执行下列多种功能:首先, 恒定链蛋白占位于MHC II类分子的结合沟,使其再不能获取内质网中其他多肽(这一点非常重要,因为内质网中有很多内源性多肽,它们被蛋白酶体加工后会装载于MHC I类分子上并随后被MHC I类分子展示,如果这些内源性多肽片段被装载于MHC II类分子,那么MHC I类分子和II类分子将展示同种产自细胞内的蛋白质多肽片段,造成资源的浪费)因此,恒定链通过扮演MHC II类分子的“伴侣分子”以确保内源性多肽在内质网中不被MHC II类分子搭载。恒定链的第二个功能是引导MHC II类分子穿过高尔基体叠层加工到胞浆中叫做内体endosome的特殊小泡内。在内体中MHC II类分子与多肽搭载。

恒定链

在MHC II类分子从内质网行进到内体的过程中,细胞外的蛋白质被带进细胞内并被包裹入吞噬体Phagosome中,随后吞噬体与内体融合,内体中的酶作用于吞噬体内的外源性蛋白质,将其切割加工成多肽分子,同时,内体酶也破坏了本结合与MHC II类分子上的恒定链,只留下那些能真正保护MHC分子结合沟的分子片段CLIP,但MHC分子本身却未受损伤。同时,一种被称作HLA-DM的细胞蛋白也到达内体,结合于MHC分子上,并将恒定链的残余片段CLIP释放,腾出MHC II类分子结合沟,容许外源性多肽装载于其上。

最后,MHC II类分子与外源性多肽分子形成的复合物,被转运至细胞表面展示。

(invariant chain占据MHC II类分子的结合沟,使MHC II类分子不能结合内质网中的内源性多肽分子;随后invariant chain被部分裂解,留下能保护MHC II类分子结合沟的CLIP片段;最后,HLA-DM将CLIP片段释放,使外源性多肽能够装载在MHC II类分子的结合沟上)

 

MHC II类分子介导的外源性抗原呈递过程

机体为MHC两类分子安排了两个独立装载位点和转运途径。正是装载位点和转 运途径的相互独立,从而使得MHC I 类“公告牌”可以为 CTL 公示发生在细胞内的事件,MHC II类“公告牌”可以为 Th 公示发生在细胞外的事件。

MHC I类分子介导的内源性抗原呈递过程(右图)与MHC II类分子介导的外源性抗原呈递过程(左图)

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文末小结

在这两期推送中,我们为大家介绍了MHC I类分子和MHC II类分子。MHC I类分子与MHC II类分子都有自己特殊的结构和功能,MHC分子最主要的功能在于参与抗原呈递,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。


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参考资料:

参考书:《How the immune system works》


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关键词:
免疫学,II类,恒定链,细胞,多肽,片段

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