(一)Ⅰ類抗原的結(jié)構(gòu)和分布
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(xì)胞及血小板表面。HLA-A、B抗原在人類淋巴細(xì)胞表面濃度最高，每個細(xì)胞約有103～105個分子，占淋巴細(xì)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(jié)構(gòu)，根據(jù)各結(jié)構(gòu)域的功能以及與Ig同源性的比較， α鏈可分為肽結(jié)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(jié)合區(qū)(peptide-binding region):α鏈氨基端的兩個結(jié)構(gòu)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(cè)。α2區(qū)內(nèi)有一個鏈內(nèi)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(chǔ)。
圖6-7 MHCⅠ類分子結(jié)構(gòu)模式圖
注: 表示糖，P為磷酸化位點
表示多態(tài)性存在部位
美國哈佛大學(xué)Strominger 實驗室用X射線晶體衍射圖搞清了HLA-A2分子的立體結(jié)構(gòu)(圖6-8)。α3和β2m結(jié)構(gòu)域靠近細(xì)胞膜,位于分子的底部;α1 和α2結(jié)構(gòu)域遠(yuǎn)離細(xì)胞膜位于分子的頂部，所組成的空間結(jié)構(gòu)是與抗原結(jié)合部位和被T細(xì)胞受體(TCR)識別的部位。與抗原結(jié)合部位的構(gòu)象呈深槽狀,由α1和α2結(jié)構(gòu)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(jié)合部位上部形成兩個側(cè)面,8條β折疊位于下部形成底面。所構(gòu)成的深槽大約長2.5nm，寬1.0nm,深1.1nm,可結(jié)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(cè)面的α螺旋結(jié)構(gòu)上,與Ⅰ類抗原遞呈抗原的功能相關(guān)，形成深槽內(nèi)部氨基酸的側(cè)鏈主要通過鹽鍵、氫鍵與抗原多肽結(jié)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(chǔ)免疫學(xué)中分子免疫學(xué)領(lǐng)域中最杰出的成就之一，為TCR識別MHC與加工處理的抗原復(fù)合物的理論研究和某些自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。α3結(jié)構(gòu)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 region): α3結(jié)構(gòu)域的羧基端側(cè)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(zhì)的細(xì)胞膜，并使α鏈錨在細(xì)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(zhuǎn)谷氨酰胺酶轉(zhuǎn)肽作用的底物。上述結(jié)構(gòu)可能在MHCⅠ類分子與其它膜蛋白或細(xì)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(nèi)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IgG CH2約有30％序列同源，故β2m有游離免疫球蛋白結(jié)構(gòu)域(free immunoglobulin domain)之稱，屬免疫球蛋白超家族C1結(jié)構(gòu)。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(guān)，也不直接參與同抗原的結(jié)合，但對于α重鏈在細(xì)胞膜表面的表達(dá)以及執(zhí)行其正常生理功能是必須的。如人B細(xì)胞系Daudi不能合成β2m， 雖然在Dandi細(xì)胞Ⅰ類基因能發(fā)生轉(zhuǎn)錄，并可翻譯，但細(xì)胞翻譯產(chǎn)物是不穩(wěn)定的。當(dāng)Daudi細(xì)胞轉(zhuǎn)染了有功能的β2m的基因或與表達(dá)β2m的細(xì)胞融合，Daudi細(xì)胞即可在細(xì)胞表面表達(dá)Ⅰ類抗原。α重鏈與β2m的結(jié)合可能發(fā)生在內(nèi)織網(wǎng)。有關(guān)β2m的免疫學(xué)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(yīng)細(xì)胞�？乖c淋巴細(xì)胞接觸后18小時內(nèi)，抗β2m血清可抑制其抗體應(yīng)答。此外，β2m抗血清對PHA、ConA、PWM等對淋巴細(xì)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(xì)胞表面的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(cè)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
