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LECTURE 4 The Magic of Antigen Presentation. Feng Zhang ( Ph.D ) Office ： Biological Building Room 402 Email ： zhangfeng@imau.edu.cn. CLASS I MHC MOLECULES. CLASS I I MHC MOLECULES. 4.1.3 MHCⅠ 类分子分子介导的抗原提呈. MHCⅠ 类分子是由细胞产生的蛋白质，是展示于细胞表面的公告牌。
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LECTURE 4The Magic of AntigenPresentation Feng Zhang(Ph.D) Office：Biological BuildingRoom 402 Email：zhangfeng@imau.edu.cn
4.1.3 MHCⅠ类分子分子介导的抗原提呈 • MHCⅠ类分子是由细胞产生的蛋白质，是展示于细胞表面的公告牌。 • 内源性蛋白质包括正常的细胞蛋白质如酶和结构蛋白，也包括由感染细胞的病毒和其他寄生物所编的蛋白质. • MHCⅠ类分子公告牌公示了细胞内正在合成的所有蛋白质的“抽样结果”。 • 人体内几乎所有的细胞均在其表面表达有MHCⅠ类分子。 • CTL审查由MHCⅠ类分子展示的蛋白质片段，因此，几乎每一个细胞都是一本“打开的书”，均可被CTL检查，以确定该细胞是否被病毒或其他寄生物侵袭，决定是否应该破坏之。
4.1.5.1 激活的树突状细胞（DC） • 树突状细胞作为哨兵细胞，守卫着上皮细胞屏障之下的部位。 • 在正常组织中，树突状细胞为重量级吞饮者，它们每小时可吸收4倍于其体积的细胞外液。 • 通常，它们仅只是把细胞外液吞饮进去，然后将其吐出细胞外。在这一静息状态，树突状细胞表面表达有一些B7分子和相对低水平的MHC分子。
Traveling dendritic cells • 当战斗性巨噬细胞所分泌的TNF结合于树突状细胞表面的受体时，吞噬作用结束，随之发生的事情是树突状细胞离开组织，经由淋巴系统迁移至最近的淋巴结。 • 当静息树突状细胞被激活时，这些“储备”的MHCⅡ分子与来自战区的抗原装载。当树突状细胞抵达目的地时，这些装载抗原的MHCⅡ分子被展示于树突状细胞表面。同时在游走过程中，树突状细胞上调MHCⅠ类分子的表达。
在移行过程中，树突状细胞也增加B7共刺激蛋白产生。所以，当抵达淋巴结时，游走树突状细胞已具备激活原初T细胞所必需的一切条件——高水平的MHCⅠ类和Ⅱ类分子及足够量的B7蛋白。 • 树突状细胞以“快照”形式抓拍正在前线发生的事情，并把这些音像带至淋巴结，在这里它们激活原初T细胞，而原初T细胞的受体可识别“照片”上的入侵者。 • 由于淋巴结是T细胞经常去的“约会酒吧”，游走的树突状细胞可以将从战区携带的可以带至原初T细胞的聚集点，而诸如TNF等细胞因子可激发树突状细胞迁移至淋巴结，遵从“相称反应原则”。
4.1.5.2 激活的巨噬细胞 • 巨噬细胞也是守卫机体暴露于外界部位的哨兵细胞。它们是适应能力非常强的细胞，根据所接受的来自其定居微环境的信号而具有多种功能，如垃圾收集、抗原提呈或强大的杀伤功能。 • 巨噬细胞只有被战斗性细胞因子如IFN-γ等激活后，才表达足够水平的MHC和共刺激信号因子，发挥其抗原提呈细胞的功能。 • 不同于树突状细胞的是，巨噬细胞并不游走。 • DC可被描述为“摄影记者”——拍摄快照以获取信息，然后离开战区，去编辑它们的故事；而巨噬细胞则总是像士兵一样，必须站岗、战斗。
4.1.6 MHC I提呈的合理性 • I类提呈的根据之一是将CTL注意力指向受感染的细胞，而不针对血液及其他组织中机体细胞外的病毒和其他病原体。 • 受病原体感染的细胞产生的绝大多数蛋白仍留在细胞内，并且从来不会自行跑到细胞表面，如果没有Ⅰ类展示，受病原体感染的细胞将不会检测出来。 • 事实上，MHCⅠ类展示部分的神奇之处在于，理论上，入侵病原体的每一个蛋白都可被切割并由MHCⅠ类分子展示。 • 当蛋白质被切割成短小片段并被MHCⅠ类分子提呈后，其表位就不能避开杀伤性T细胞。
4.1.7 MHC II提呈的合理性 • 因为APC只在战斗持续进行时才有效提呈抗原，不论是辅助T细胞，还是APC都必须“认识”到，在辅助T细胞被激活之前，还存在一个难题。通过使辅助T细胞仅识别被提呈的抗原，造物主确保获得性免疫系统的部署决策不是由单一细胞决定的。 • 在提呈抗原过程中，能被辅助T细胞所识别的靶分子数目远远超过能被查验的折叠蛋白质。靶分子数目的扩展，导致了一个更强大、更多样的免疫应答，在该过程中，许多不同的辅助T细胞被激活，其T细胞受体识别每个入侵者的不同抗原表位。
4.1.8 MHC蛋白与器官移植 • “major histocompatibility complex”orMHC • 移植研究实际上起始于20世纪30年代的小鼠肿瘤相关实验。 • 杀伤性T细胞对“外源”MHC分子非常敏感，一旦识别“外源”MHC分子后，CTL便攻击、杀死表达该“外源”MHC分子的细胞。CTL最偏好的靶细胞就是那些供体器官内血管组成细胞。通过破坏血管，CTL切断移植器官的血液供应，结果通常导致其坏死。
THOUGHT QUESTIONS • 1. Mother Nature uses “fail-safe technology” to prevent inappropriate activation of the immune system. Can you give several examples of this strategy? • 2. Give several reasons why antigen presentation by class I MHC molecules is important for the function of the adaptive immune system. • 3. Why does antigen presentation by class II MHC molecules make good sense? • 4. Describe the different roles that activated dendritic cells, activated macrophages, and activated B cells playin the presentation of antigen during the course of an • infection. • 5. During their lifetimes, dendritic antigen presenting cells can be “samplers,” “travelers,” and “presenters.” Describe what DCs are doing during each of these three stages. • 6. Some peptides are presented more efficiently than others. What factors influence the efficiency of presentation by class I and class II MHC molecules?
1， 造物主利用“自动保险”技术来防止免疫系统的不恰当激活，你能就此策略举出几个例子吗？ • 2， 请就MHCⅠ类分子介导的抗原提呈对获得性没有系统功能具有重要作用，给出几个解释理由。 • 3， MHCⅡ类分子介导的抗原提呈具有什么重要意义？ • 4， 请阐述在感染过程中，活化的树突状细胞、活化的巨噬细胞以及活化的B细胞分别在抗原提呈中发挥的不同作用。 • 5， 在其生命周期中，树突状抗原提呈细胞经历了“取样者（samplers）”、“旅行者（travelers）”、和“提呈者（presenters）”三个时相，请分别阐述树突状细胞在各个阶段都有哪些活动表现。 • 6， 与同类分子相比较，某些多肽能更有效地被提呈，请问影响MHCⅠ类和 Ⅱ类分子提呈效率的因素有哪些？
