抗原肽-分子复合物

MHC分子以一定的亲和力与抗原肽结合为复合物（pMHC）并表达于细胞（主要APC）表面，由于胞膜表面的pMHC具有稳定性，使得有可能从胞膜上分离和纯化pMHC，并对其进行结构和序列分析。目前常用于分离和分析pMHC的方法是：从特定建系细胞表面沉淀pMHC，用酸洗脱所结合的肽段，通过分离和纯化，继而进行肽段测序。目前对pMHC的生物学特征已获得某些规律性的认识，并由此阐明了某些免疫学现象的本质。

（一）主要特征

1.MHC分子与抗原肽的共同基序相结合

（1）分析从HLA分子抗原结合槽中洗脱下来的各种天然抗原肽的一级结构发现，与MHC结合为复合物的抗原肽往往携带两个或两个以上专司与MHC分子肽结合槽相结合的氨基酸残基，称为锚着残基（anchor residue）；MHC分子的肽结合槽中容纳锚着残基的位置形成口袋（pocket），又称为锚着位（图6-4）。不同MHC分子其氨基酸结构的差异主要体现在口袋的大小、形状和电荷各异，并由此决定特定MHC分子所能结合的抗原肽。

图6-4　MHC分子与抗原肽结合

（2）与同一型别MHC分子结合的不同抗原肽，其锚着残基往往相同或相似。图6-5是两种小鼠MHCⅠ类等位基因分子各自接纳的抗原肽，其长度为8和9个氨基酸残基。八肽锚定位在p5和p8，p5的锚定残基为芳香族氨基酸的酪氨酸（Y）和苯丙氨酸（F）中的一种，p8的锚定残基为亮氨酸（L）；九肽锚定位在p2及p9，p2的锚定残基为酪氨酸（Y），p9为缬氨酸（V）、异亮氨酸（I）、亮氨酸（L）中的一种，同属疏水氨基酸。由此得出，两种Ⅰ类分子接纳抗原肽时，各自有特定的共用基序（consensus motif），分别为X-X-X-X-Y/F-X-X-L和X-Y-X-X-XX-X-X-V/I/L（X代表任意氨基酸残基）。

（3）MHCⅡ类分子的情况较复杂，其肽结合槽两端开放，可容纳含13～25个残基（或更长）的肽段，但结合后通常被酶解为含13～17个氨基酸残基的肽段。Ⅱ类分子肽结合槽具有较大兼容性，分析其所结合抗原肽锚着残基较为困难。但已发现，Ⅱ类分子与抗原肽结合的特点与HLAⅠ类分子基本相似。

2.MHC分子与抗原肽相互作用的特点

（1）特定的MHC分子可凭借所需要的共用基序选择性地结合抗原肽，在这个意义上，两者的结合具有一定的专一性。换言之，不同型别MHC分子选择性与某些抗原肽结合，其选择性结合的基础是抗原肽是否具有可与该型别MHC分子结合的锚着残基。

图6-5　两种不同的MHCⅠ类等位基因分子与抗原肽结合的共用基序

（2）有别于一般受体与配体（如激素/受体或抗原/抗体）结合所显示的严格专一性，MHC分子与抗原肽结合并非严格一一对应，而是具有兼容性。兼容性（flexibility）的含义是：MHC分子与抗原肽的结合无严格的专一性，而是一种MHC分子可结合具有特定共同基序的一群肽段。这种兼容性（但并非随意性）体现在不同层次：①组成共同基序的“X”氨基酸并不是完全随机，其变异有一定功能意义；②特定MHC分子所“选择”的锚着残基并非专一，可以是性质相似的一类氨基酸，以至相当数量的肽段可“符合”特定共同基序的条件；③不同MHC分子所接纳的抗原肽，可拥有相似的共同基序。据此，在HLAⅠ类分子中已鉴定出A2、A3、B7、B44四个家族，又称为HLA超型（supertype）。能够被某一HLAⅠ类分子提呈的抗原肽，也可被同一家族（超型）的其他等位基因产物所识别和提呈。这对设计并应用多肽疫苗或T细胞疫苗进行免疫学防治提供了重要理论基础，也为拓宽器官移植供者的选择范围提供了重要线索。

我们还需要知道，MHC并非只提呈非己抗原肽，实际上MHC分子与抗原肽的结合本身并不能区分自己和非己，只要符合特定MHC分子抗原肽结合槽的要求，无论自身肽抑或外源性抗原肽均可与之结合。事实上，表达于正常细胞表面的MHC分子多以与自身肽结合为复合物的形式才能稳定存在，无感染和未接种疫苗的正常人，其HLA分子所结合的肽中99.5%为自身肽。但这种结合通常并不诱导体内T细胞的识别和活化，其原因是自身反应性T细胞克隆在胸腺发育过程中已通过阴性选择而发生凋亡或被抑制。

（二）生物学意义

抗原肽与MHC分子结合具有相对选择性和兼容性的分子生物学特征，以及HLA复合体具有多基因性和高度多态性的特点，保证了人类每一个个体通过有限数量的HLA分子可结合、提呈自然界中多样性的抗原肽，赋予人类每个个体具有抗原提呈、抗原识别和免疫应答的极大的多样性。

以经典HLAⅠ类分子为例，由于多基因性，其包括HLA-A、HLA-B和HLA-C基因座；随机婚配的群体中，由于HLA基因的高度多态性，特定个体HLAⅠ类等位基因一般为杂合子，故该个体所有有核细胞表面均同时表达6种经典HLAⅠ类分子。由于每一分子均可提呈一系列含共同基序的抗原肽，从而保证任一个体均能对自然界绝大多数种类的抗原产生免疫应答。反之，若某一蛋白质缺乏适合的序列基序，以至不能与个体所携带的MHC分子结合，则该个体将不对此蛋白质产生应答。应用近交系小鼠进行研究已发现，个体对某种蛋白质不能产生免疫应答的情况并非少见，这是由于近交系小鼠通过连续20代以上的同胞间交配培育而成，其遗传背景完全一致，同源染色体为纯合型，MHCⅠ类基因座的等位基因也均为纯合子，仅表达3种MHCⅠ类分子，故所能结合和提呈的抗原肽种类仅为杂合子的50%。

特定的MHC分子可凭借所需要的共用基序选择性地结合抗原肽，对共有基序的认识有助于确定某种蛋白质能否被特定型别MHC分子所结合和提呈，从而可为设计多肽疫苗提供重要线索。而且，通过对共有基序的认识，有助于阐明为何不同个体（即MHC型别不同）对同一抗原的免疫应答格局各异。例如，若某一病毒抗原能被加工和提呈的肽段有3个，且经由3个不同肽段所激活的特异性应答对抗病毒免疫产生不同功效，由于携带不同型别MHC分子的个体结合与提呈这种肽段的能力存在差异，导致不同个体对同一病毒的免疫应答能力和所产生的免疫效应出现差异。这可能是MHC以其多态性参与和调控免疫应答的一种重要机制。