抗原提呈 antigen presentation

抗原提呈是T细胞需要的 T细胞识别抗原的方式有别于BCR及其抗体（识别线性抗原肽、MHC限制性）

一些细胞能够摄取、加工、处理蛋白质，使其降解成小肽，并由细胞的MHC分子将肽运送到细胞表面供T细胞识别，这样的过程称为抗原提呈。

内容： 一、抗原的处理和提呈过程 二、抗原提呈细胞

一、抗原的处理和提呈过程

1、外源性抗原和内源性抗原 胞浆内合成的抗原称为内源性抗原，通过吞噬 小体进入细胞的抗原为外源性抗原

2、两类MHC分子结合的肽来源不同 MHC I 类分子结合来源于胞浆蛋白的肽 MHC II 类分子结合膜结构小泡中的肽 I类和II类分子提呈的肽分别由CD8＋或CD4＋ T细胞识别

3、MHC I类分子提呈肽的过程

蛋白质要想变成可以被MHC I类分子结合的肽，首先胞浆内的蛋白要被降解成肽片段。 怎样降解？

细胞用泛素(ubiquitin)/蛋白酶体(proteasome)系统降解蛋白质 Nobel Prize in Chemistry for 2004 “for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation" Aaron Ciechanover Avram Hershko Irwin Rose 细胞用泛素(ubiquitin)/蛋白酶体(proteasome)系统降解蛋白质

泛素是76个氨基酸组成的多肽，负责给要降解的蛋白加上标签。

3、泛素-E2然后在泛素蛋白连接酶（E3）的作用下与要降解的蛋白的赖氨酸e氨基结合，形成泛素-蛋白。 泛素加标签的步骤： 2、泛素-E1然后与泛素交连酶（E2)上的巯基结合转移到E2上形成泛素-E2。   4、更多的泛素加到泛素-蛋白上形成蛋白降解标签

蛋白酶体负责将蛋白降解成肽片段 蛋白酶体的核心为20S的复合物，含两组多肽。 在圆桶形的两头，有两个a环，每个环含7个不同的a-型多肽。 在圆桶形的中间，有两个b环，每个环含7个不同的b-型多肽。 蛋白酶体6个活性部位位于3个b亚基上（b1, b2, b5）

在蛋白酶体圆桶的最外端有两个19S蛋白帽。每个19S帽由20个亚单位组成。 19S的帽和20S的蛋白酶体核心组合成26S的蛋白酶体。

19S的蛋白帽的功能是识别带有多个泛素的蛋白，使它们去折叠，移去泛素，使线性化的蛋白进入蛋白酶体核心。

The ubiquitin-proteasome pathway

IFNg诱导组成性表达的蛋白酶体成免疫蛋白酶体（immunoproteosome） b1￫b1i (LMP2) b5￫b5i (LMP7) b2￫b2i (MECL-1) PA28a PA28b Figure 1. The 20S proteasome consist of 28 (14 different) subunits, 21–31 kDa in molecular mass, which are arranged as four heptameric staggered rings. The outer rings contain the α subunits, the inner rings the β subunits. Three of the seven β subunits in each β ring harbour the active sites (β1, β2 and β5). In total there are six active sites within one 20S core compülex. The 19S regulator, which attaches to both sides of the 20S core comprises the base, composed of six ATPase subunits and two non-ATPase subunits, and the lid, which contains 8–10 non-ATPase subunits. Upon IFN-γ induction, the synthesis of three β subunits, all with active sites, is induced. These so called immunosubunits, LMP2, MECL1 and LMP7, are incorporated into the complex upon de novo synthesis of the 20S core and form, together with the other subunits, the newly assembled immunoproteasome. 免疫蛋白酶体更能将蛋白降解成抗原肽

免疫蛋白酶体将蛋白降解成正确的C末端肽，它们再被一些酶降解成可提呈的肽

降解了的肽是怎样进入内质网中的呢？ 一些细胞MHC I类分子正常，但是细胞表面仅表达很少的MHC I类分子。如果加入合成的肽，则细胞就可以表达正常的MHC I类分子。说明（1）这种细胞的缺陷在于不能将肽供应给MHC I类分子；（2）没有结合肽片段的MHC分子不能在细胞表面很好地表达。

TAP（transporters associated with antigen processing）将胞浆内的肽转运到内质网中

肽装载复合物(peptide-loading complex) TAP1和TAP2与新生成的MHC I类分子和b2-微球蛋白通过“肽装载复合物”来相互作用。这个复合物包括跨膜糖蛋白tapasin，一个凝集素型的分子伴侣calreticulin，它与MHC I类分子重链的N－糖基结合。ERp57是巯基的氧化还原酶，与calreticulin结合，并通过二硫键与tapansin结合。ERAP是内质网氨基肽酶。

肽表位的产生

MHC I类分子提呈肽的详细过程

4、MHC II类分子提呈肽的过程 由MHC II类分子提呈的抗原是被吞噬溶 酶体和MHC II类小体（MHC class II compartment, M IIC)中的蛋白酶降解成肽 的。

MHC II类分子提呈抗原的简要过程

不变链（invariant chain, Ii）可以防止MHC II类分子在内质网中与肽结合，并将MHC II类分子从内质网引入MIIC。 三个MHC II类分子和三条Ii形成一个九聚体

MHC II类分子提呈肽的详细过程

不变链降解后留下一段与MHC分子结合的小肽 CLIP (CLass II-associated Invariant chain Peptide)

HLA－DM和HLA－DO使MHC II类分子与CLIP解离并与肽片段结合

5. MHC I类分子交叉呈递外源性抗原肽

T细胞在成为效应细胞之前，都必须先由APC活化（priming）。 如果仅是外周组织细胞感染了病原体，而APC没有被感染，那么CD8＋ T细胞怎样活化成为效应细胞呢？ 感染了病原体的细胞或者病毒通过吞噬的途径被APC捕获，但是却可以活化CD8＋ T细胞。How？

装载有肽的MHC I类分子通过细胞膜内 化作用到达吞噬小体，与MHC II类分子同 处一室，在此处它们之间结合的肽发生交 换。 肽交换模型 装载有肽的MHC I类分子通过细胞膜内 化作用到达吞噬小体，与MHC II类分子同 处一室，在此处它们之间结合的肽发生交 换。 问题：MHC I类分子和MHC II类分子结合的肽是不一样的。

MHC I类分子结合的肽为8-10个氨基酸长，比MHC II类分子结合的肽片段短

现象：蛋白酶体的抑制剂抑制外源性抗 原的处理加工，说明其处理过程和内源性 抗原一样与蛋白酶体有关。 外源性抗原怎样进入胞浆的呢？ 内质网中错误折叠的蛋白质在Sec61孔状复合物参与下可以被返回胞浆降解。

MHC I类分子交叉呈递抗原的可能机制之二： 内质网参与模型

（antigen presenting cell, APC） 二、抗原提呈细胞 （antigen presenting cell, APC）

1、MHC分子在细胞中的表达 抗原提呈细胞必须能够表达MHC分子

MHC分子在不同细胞中的表达

2、 抗原提呈细胞的概念 广义的抗原提呈细胞 狭义的抗原提呈细胞（专职，非专职） 三种专职的抗原提呈细胞 树突状细胞、巨噬细胞、B细胞

抗原提呈细胞应该能够 （1）摄取并加工处理抗原 （2）通过MHC分子将抗原在细胞表面提呈 （3）表达粘附分子使T细胞和APC紧密接触

细胞之间的接触导致细胞骨架蛋白极化，细胞内囊泡和表面受体移动到接触面。T细胞和APC相接触的区域称为免疫突触（immunological synapse）。

免疫细胞之间的接触是短暂的，只持续数分钟或几小时。 下游的细胞反应将取决于接触时间的长短、信号的强弱、周围环境等因素。

3、树突状细胞对抗原的提呈 （dendritic cell, DC)

DC细胞的来源

不同部位的DC有不同名称： 淋巴组织DC：并指状DC（interdigitating cell， IDC）；滤泡DC(follicular dendritic cell, FDC) 非淋巴组织DC：表皮中的DC（Langerhans' cells， LC）；间质DC（interstitial）DC 体液中的DC：隐蔽细胞（veiled cell），血液中 的DC

DC摄取抗原的三种途径： （1） 巨吞饮作用 （2） 受体介导的内吞作用 （3） 吞噬大的颗粒 DC摄入抗原后将其降解成小肽，并与MHC II类分子结合。不成熟的DC将肽/MHC复合物潴留在M II C（MHC class II compartment）内，当DC移至淋巴器官后再将其运送到细胞表面。

周围组织中的DC是不成熟的，表达的表面分子不同于淋巴组织中的DC

树突状细胞提呈抗原的过程

4、巨噬细胞对抗原的提呈 周围组织中的巨噬细胞吞噬感染的微生物 巨噬细胞降解病原体的蛋白 吞噬了微生物后巨噬细胞表达高水平的MHC II 类分子和B7分子 降解的肽与MHC II类分子结合呈递到细胞膜上

巨噬细胞通过膜表面受体结合细菌并吞噬它们

5、B细胞对抗原的提呈 巨噬细胞不能有效地摄入可溶性抗原，树 突状细胞可以通过巨吞饮作用非特异地摄取 可溶性抗原，B细胞是通过表面受体特异性地 结合可溶性抗原的

B细胞通过抗原受体特异地结合可溶性抗原

三种抗原提呈细胞活化T细胞比较

6．什么是活化CD4+ T细胞的起始APC 要想让T细胞活化，首先是要将抗原呈递给初始T细胞。究竟是哪种抗原提呈细胞首先将肽/MHC复合物提呈给初始T细胞呢？

初始T细胞很少进入除血液和次级淋巴器官以外的区域，因此初始T细胞的起始活化一定发生次级淋巴器官中。 起始APC必须表达足够多的MHC分子、黏附分子和协同刺激分子，还必须有足够的机会与初始T细胞相遇。 初始T细胞很少进入除血液和次级淋巴器官以外的区域，因此初始T细胞的起始活化一定发生次级淋巴器官中。

三种APC在淋巴结中的分布不同 B细胞和巨噬细胞不太可能是初始APC，DC最有可能是初始APC

三种不同APC提呈抗原的结果

MHC I类和MHC II类分子提呈抗原的区别 作为抗原提呈细胞的条件 重点： 提呈抗原的大致过程 MHC I类和MHC II类分子提呈抗原的区别 作为抗原提呈细胞的条件 参考文献： Tuning immune responses: diversity and adaptation of the immunological synapse. Nat Rev Immunol. 2005;5:532–545. Cellular mechanisms governing cross-presentation of exogenous antigens. Nat Immunol 2004;5:678 The exogenous pathway for antigen presentation on major histocompatibility complex class II and CD1 molecules. Nat Immunol 2004;5:685.