MHC class I

関

主要組織適合複合体、MHC class II

抗原提示

• MHC class Iの抗原となるウイルス抗原は細胞質で作られるが、専門のプロテアーゼとトランスポータにより分断化されたウイルス抗原が小胞体に送られる。

• クラスI (proteasome TAP)

クラスI抗原提示(内在性抗原)

• 1. ほとんどの細胞が提示

• ただし赤血球には発現していない

• 2. 細胞内：内在抗原をプロテアソーム(LMP複合体)が分子切断→ERに移動
• 3. ERI TAPトランスポーターによりER内に移動

• クラスI+ペプチド複合体形成

• 4. 細胞表面に移動
• 5. Tc(CD8+ T細胞)細胞が認識：標的細胞を障害

WordNet

1. elegance in dress or behavior; "she has a lot of class"
2. a collection of things sharing a common attribute; "there are two classes of detergents" (同)category, family
3. a league ranked by quality; "he played baseball in class D for two years"; "Princeton is in the NCAA Division 1-AA" (同)division
4. a body of students who are taught together; "early morning classes are always sleepy" (同)form, grade, course
5. people having the same social, economic, or educational status; "the working class"; "an emerging professional class" (同)stratum, social_class, socio-economic class
6. a body of students who graduate together; "the class of 97"; "she was in my year at Hoehandle High" (同)year
7. (biology) a taxonomic group containing one or more orders
8. the 9th letter of the Roman alphabet (同)i
9. the 13th letter of the Roman alphabet (同)m

PrepTutorEJDIC

1. 〈C〉(何らかの類似性を持つ)(…の)『種類』,類(sort, kind)《+『of』+『名』》 / 〈C〉《集合的に》《単数扱い》『クラス』,学級,組 / 〈U〉〈C〉(クラス単位の)『授業』;授業時間 / 〈C〉《米》《集合的に》(主に高校・大学の)同期生 / 〈C〉《しばしば複数形で》(同程度の教育・経済力・社会的地位などを持つ)『階級』,階層 / 〈C〉(交通機関などの)『等級』 / 〈C〉(英国の大学の)試験の合格等級 / 〈C〉綱(こう)(動植物の分類で門(phylum, division)と目(もく)(order)の間) / 〈U〉《話》(その人の社会的地位を高く見せる)風格 / …'を'(…の)部類に入れる《+『名』+『among』(『with』)+『名』》,(…として)…'を'分類する《+『名』+『as』+『名』》
2. 『私は』私が
3. iodineの化学記号
4. Mach number / mark[s] / Monsieur

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2014/11/14 21:31:01」(JST)

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Schematic representation of MHC class I

MHC class I molecules are one of two primary classes of major histocompatibility complex (MHC) molecules (the other being MHC class II) and are found on nearly every nucleated cell of the body. Their function is to display fragments of proteins from within the cell to T cells; healthy cells will be ignored, while cells containing foreign proteins will be attacked by the immune system. Because MHC class I molecules present peptides derived from cytosolic proteins, the pathway of MHC class I presentation is often called the cytosolic or endogenous pathway.

Function

Class I MHC molecules bind peptides generated mainly from degradation of cytosolic proteins by the proteasome. The MHC I:peptide complex is then inserted into the plasma membrane of the cell. The peptide is bound to the extracellular part of the class I MHC molecule. Thus, the function of the class I MHC is to display intracellular proteins to cytotoxic T cells (CTLs). However, class I MHC can also present peptides generated from exogenous proteins, in a process known as cross-presentation.

A normal cell will display peptides from normal cellular protein turnover on its class I MHC, and CTLs will not be activated in response to them due to central and peripheral tolerance mechanisms. When a cell expresses foreign proteins, such as after viral infection, a fraction of the class I MHC will display these peptides on the cell surface. Consequently, CTLs specific for the MHC:peptide complex will recognize and kill the presenting cell.

Alternatively, class I MHC itself can serve as an inhibitory ligand for natural killer cells (NKs). Reduction in the normal levels of surface class I MHC, a mechanism employed by some viruses during immune evasion or in certain tumors, will activate NK cell killing.

Structure

MHC class I molecules consist of two polypeptide chains, α and β2-microglobulin (b2m). The two chains are linked noncovalently via interaction of b2m and the α3 domain. Only the α chain is polymorphic and encoded by a HLA gene, while the b2m subunit is not polymorphic and encoded by the Beta-2 microglobulin gene. The α3 domain is plasma membrane-spanning and interacts with the CD8 co-receptor of T-cells. The α1 and α2 domains fold to make up a groove for peptides to bind. MHC class I molecules bind peptides that are 8-10 amino acid in length (Parham 87).

Production

Simplified diagram of cytoplasmic protein degradation by the proteasome, transport into endoplasmic reticulum by TAP complex, loading on MHC class I, and transport to the surface for presentation

The peptides are generated mainly in the cytosol by the proteasome. The proteasome is a macromolecule that consists of 28 subunits, of which half affect proteolytic activity. The proteasome degrades intracellular proteins into small peptides that are then released into the cytosol. The peptides have to be translocated from the cytosol into the endoplasmic reticulum (ER) to meet the MHC class I molecule, whose peptide-binding site is in the lumen of the ER. They have membrane proximal Ig fold.

Translocation and peptide loading

The peptide translocation from the cytosol into the lumen of the ER is accomplished by the transporter associated with antigen processing (TAP). TAP is a member of the ABC transporter family and is a heterodimeric multimembrane-spanning polypeptide consisting of TAP1 and TAP2. The two subunits form a peptide binding site and two ATP binding sites that face the cytosol. TAP binds peptides on the cytoplasmic side and translocates them under ATP consumption into the lumen of the ER. The MHC class I molecule is then, in turn, loaded with peptides in the lumen of the ER.

The peptide-loading process involves several other molecules that form a large multimeric complex consisting of TAP, tapasin, calreticulin, calnexin, and Erp57. Calnexin acts to stabilize the class I MHC α chains prior to β2m binding. Following complete assembly of the MHC molecule, calnexin dissociates. The MHC molecule lacking a bound peptide is inherently unstable and requires the binding of the chaperones calreticulin and Erp57. Additionally, tapasin binds to the MHC molecule and serves to link it to the TAP proteins, thus facilitating enhanced peptide loading and colocalization.

Once the peptide is loaded onto the MHC class I molecule, the complex dissociates and it leaves the ER through the secretory pathway to reach the cell surface. The transport of the MHC class I molecules through the secretory pathway involves several posttranslational modifications of the MHC molecule. Some of the posttranslational modifications occur in the ER and involve change to the N-glycan regions of the protein, followed by extensive changes to the N-glycans in the Golgi apparatus. The N-glycans mature fully before they reach the cell surface.

Peptide removal

Peptides that fail to bind MHC class I molecules in the lumen of the endoplasmic reticulum (ER) are removed from the ER via the sec61 channel into the cytosol, where they might undergo further trimming in size, and might be translocated by TAP back into ER for binding to an MHC class I molecule.

For example, an interaction of sec61 with bovine albumin has been observed.

Effect of viruses

MHC class I molecules are loaded with peptides generated from the degradation of ubiquitinated cytosolic proteins in proteasomes. As viruses induce cellular expression of viral proteins, some of these products are tagged for degradation, with the resulting peptide fragments entering the endoplasmic reticulum and binding to MHC I molecules. It is in this way, the MHC class I-dependent pathway of antigen presentation, that the virus infected cells signal T-cells that abnormal proteins are being produced as a result of infection.

The fate of the virus-infected cell is almost always induction of apoptosis through cell-mediated immunity, reducing the risk of infecting neighboring cells. As an evolutionary response to this method of immune surveillance, many viruses are able to down-regulate or otherwise prevent the presentation of MHC class I molecules on the cell surface. In contrast to cytotoxic T lymphocytes, Natural killer (NK) cells are normally inactivated upon recognizing MHC I molecules on the surface of cells. Therefore, in the absence of MHC I molecules, NK cells are activated and recognize the cell as aberrant, suggesting they may be infected by viruses attempting to evade immune destruction. Several human cancers also show down-regulation of MHC I, giving transformed cells the same survival advantage of being able to avoid normal immune surveillance designed to destroy any infected or transformed cells.

Genes and isotypes

• Very polymorphic
  • HLA-A (HLA-A)
  • HLA-B (HLA-B)
  • HLA-C (HLA-C)

• Less polymorphic
  • HLA-E (HLA-E)
  • HLA-F (HLA-F)
  • HLA-G (HLA-G)
  • HLA-K
  • HLA-L

Additional images

References

External links

• Histocompatibility Antigens Class I at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
• MHC Class I Genes at the US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)

UpToDate Contents

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• 1. 主要組織適合性複合体（MHC）の構造および機能 major histocompatibility complex mhc structure and function
• 2. ヒト白血球抗原（HLA）：ロードマップ human leukocyte antigens hla a roadmap
• 3. 免疫不全症を引き起こすCD3／T細胞受容体複合体疾患 cd3 t cell receptor complex disorders causing immunodeficiency
• 4. HIV-1感染の免疫学 immunology of hiv 1 infection
• 5. 腎移植におけるHLAマッチングと移植片生着率 hla matching and graft survival in kidney transplantation

English Journal

• Trypanosoma cruzi paraflagellar rod proteins 2 and 3 contain immunodominant CD8(+) T-cell epitopes that are recognized by cytotoxic T cells from Chagas disease patients.

• Egui A, Thomas MC, Morell M, Marañón C, Carrilero B, Segovia M, Puerta CJ, Pinazo MJ, Rosas F, Gascón J, López MC.SourceInstituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (IPBLN-CSIC), Parque Tecnológico de Ciencias de la Salud, Avda. del Conocimiento S/N, 18100-Granada, Spain.
• Molecular immunology.Mol Immunol.2012 Oct;52(3-4):289-98. Epub 2012 Jun 29.
• The protozoan parasite Trypanosoma cruzi is the etiological agent of Chagas disease. To date, no vaccine is available for protection against T. cruzi infection. The CD8(+) T cells immune response against specific antigens has shown to efficiently control the spread of the parasite in murine experime
• PMID 22750229

• Preventing vaccinia virus class-I epitopes presentation by HSV-ICP47 enhances the immunogenicity of a TAP-independent cancer vaccine epitope.

• Raafat N, Sadowski-Cron C, Mengus C, Heberer M, Spagnoli GC, Zajac P.SourceDepartment of Biomedicine, Oncology group, Institute of Surgical Research and Hospital Management, University of Basel, Switzerland; Department of Biochemistry and Molecular Biology, Faculty of Medicine, Zagazig University, Zagazig, Egypt.
• International journal of cancer. Journal international du cancer.Int J Cancer.2012 Sep 1;131(5):E659-69. doi: 10.1002/ijc.27362. Epub 2012 Jan 3.
• Herpes simplex virus protein ICP47, encoded by US12 gene, strongly downregulates major histocompatibility complex (MHC) class-I antigen restricted presentation by blocking transporter associated with antigen processing (TAP) protein. To decrease viral vector antigenic immunodominance and MHC class-I
• PMID 22116674

• Effects of Ligustrazine on pulmonary damage in rats following scald injury.

• Gao C, Liu Y, Ma L, Zhang X, Wang S.SourceEmergency Department and Surgical Intensive Care Unit, Shanghai 10th People's Hospital, Tongji University School of Medicine, China. chengjingao2003@yahoo.com.cn
• Burns : journal of the International Society for Burn Injuries.Burns.2012 Aug;38(5):743-50. Epub 2012 Feb 22.
• Organ protection is a routine therapy in severe burn/scald injuries, and damage mechanisms following early scald injury was not been fully elucidated. Our aim was to verify the beneficial effects of Ligustrazine on pulmonary damage associated with scald injury. Lewis rats were subjected to 30% total
• PMID 22360954

Japanese Journal

• Heat Shock Protein Magic in Antigen Trafficking within Dendritic Cells:Implications in Antigen Cross-presentation in Immunity

• Udono Heiichiro
• Acta Medica Okayama 66(1), 1-6, 2012-02
• … Dendritic cells (DCs) take up soluble- or cell-associated antigens and digest them, delivering fragments to the MHC class I pathway to display antigenic peptides to CD8＋ T cells, a process known as cross-presentation. …
• NAID 80022338122

• 4)免疫学的異常による流産原因の解明(シンポジウム1「流産の原因と対策」,第63回日本産科婦人科学会・学術講演会)

• 中島 彰俊
• 日本産科婦人科學會雜誌 63(12), 2185-2197, 2011-12-01
• … For example, villous trophoblasts do not express classical major histocompatibility complex (MHC) class I and class II molecules in humans, and human extravillous trophoblasts express only MHC-class I molecules such as human histocompatibility leukocyte antigen (HLA)-C, HLA-E, and HLA-G, which are specific ligands for uterine natural killer (NK) cells. …
• NAID 110008799037

• MS21-2 樹状細胞のMHC class II, CD11c発現における転写調節因子PU.1の役割(MS21 炎症細胞における転写制御,ミニシンポジウム,第61回日本アレルギー学会秋季学術大会)

• 北村 奈緒,西山 千春,中野 信浩,八代 拓也,原 むつ子,深井 達夫,金田 俊介,奥村 康,小川 秀興,池田 志享
• アレルギー 60(9・10), 1352, 2011-10-10
• NAID 110008912274

Related Links

• 主要組織適合遺伝子複合体 - Wikipedia

MHC分子には大きく分けてクラスIとクラスIIの2つの種類がある。MHCクラスI分子は 細胞内の内因性抗原を結合し、MHCクラスII分子はエンドサイトーシスで細胞内に 取り込まれて処理された外来性抗原を結合して提示する。つまり、ウイルスのように感染 した ...

• MHC - 脂質と血栓の医学

ヘルパーT細胞は、主に、MHCクラスIＩ分子に結合した細胞外抗原（細菌やウイルス 由来の蛋白など）に反応し、キラーT細胞は、主に、MHCクラスI分子に ... MHCクラスI 分子と、MHCクラスII分子 MHCは、MHCクラスＩ分子とMHCクラスIＩ分子の２種類存在 する。

Related Pictures

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★リンクテーブル★

リンク元	「主要組織適合複合体」「インターフェロン」「キラーT細胞」
拡張検索	「MHC class II」「MHC class II gene」
関連記事	「class」「I」「MHC class」「MH」「Id」

「主要組織適合複合体」

　　[★]

英

major histocompatibility complex, MHC

同

ヒト白血球抗原 human leucocyte antigen, HLA　←　LHA/MHCの疾患との遺伝的関係についてはここを参照、MHC分子、主要組織適合遺伝子複合体

関

MHCのクラスと特徴 (出典不明)

	MHC class I	*MHC class II
MHC発現組織	全ての有核細胞(×赤血球)	CD4陽性T細胞
		CD8陽性T細胞
		抗原提示細胞(マクロファージ、樹状細胞、 ランゲルハンス細胞、クッパー細胞、ミクログリア、B細胞)
抗原認識するリンパ球	Tc細胞	Th細胞
ドメイン構造	α鎖(α1,2,3を持つ分子)とβ2-microgloblin	α鎖(α1,α2を持つ分子)とβ鎖(β1,β2を持つ分子)
遺伝子座	HLA-A,B,C,	HLA-DP,DQ,DR
提示されるペプチド	内在抗原	外来抗原
抗原ペプチドの長さ	9残基	12-30残基
抗原ペプチドとMHCとの相互作用部位	2残基	3(免疫学授業プリント) 4(IMM.131)

MHC分子の発現 (IMM.136)

		MHC class I	MHC class II
リンパ組織	T細胞	＋＋＋	＋
	B細胞	＋＋＋	＋＋＋
	マクロファージ	＋＋＋	＋＋
	樹状細胞	＋＋＋	＋＋＋
	胸腺上皮細胞	＋	＋＋＋
有核細胞	好中球	＋＋＋	－
	肝細胞	＋	－
	腎臓	＋	－
	脳	＋	－
無核細胞	赤血球	－	－

---

　　主要組織適合遺伝子複合体
　　　　移植抗原として発見された抗原系
　　　　応答免疫(抗原提示)に関与する
　　ヒト(HLA complex) human leucocyte antigen
　　　HLA
　　　ドメイン構造
　　　　クラスI		A	B	C
　　　　クラスII	DP	DQ	DR
　　　多型性がある
　　　12種類のHLAを発現(父由来、母由来)
　　マウス(H2 complex) Histcompatibility-2
　　　ドメイン構造
　　　　クラスI		K	D
　　　　クラスII	A	E
　　MHCの歴史
　　　G.Snell		マウスH2が移植の正否を左右する
　　　J.Dausset		HLAが抗原
　　　B.Benaceraf	MHC遺伝子を明らかにし、MHCが免疫応答に関与していることを証明

(1)分子構造

　クラスI　H鎖　β2-microglobulin
　クラスII　α鎖　β鎖
　細胞外領域　膜貫通領域　細胞内領域
　ドメイン
　Igスーパーファミリー
　クリスタログラフィー　crystallography

(2) MHC分子の生合成

　抗原処理
　抗原提示
　クラスI (proteasome TAP)
　　クラスI抗原提示(内在性抗原)
　　①ほとんどの細胞が提示
　　　ただし赤血球には発現していない
　　②細胞内：内在抗原をプロテアソーム(LMP複合体)が分子切断→ERに移動
　　③ERI TAPトランスポーターによりER内に移動
　　　クラスI+ペプチド複合体形成
　　④細胞表面に移動
　　⑤Tc(CD8+ T細胞)細胞が認識：標的細胞を障害
　クラスII (Ii=invariant chain, HLA-DM)
　　クラスII抗原提示(外来抗原)
　　①抗原提示細胞：貪食、飲食による取り込み
　　②ファゴリソゾーム：ペプチドに分解
　　③小胞体(ER)：(MHC class II + Ii鎖)複合
　　④ファゴリソゾーム：HLA-DMがIi鎖を解離
　　　ペプチドを提示→(MHC class II + ペプチド)複合体
　　⑤細胞表面に移動
　　⑥Th(CD4+T)細胞が認識

(3) MHC遺伝子

• MHC遺伝子座

• クラスI：HLA-A,HLA-B,HLA-C(古典的)

→全ての有核細胞が発現

　　　最近、E,F,Gが発見された→E,FはT細胞、Gは胎盤トロホブラストが発現(妊娠免疫に重要)

• クラスII：HLA-DP,HLA-DQ,HLA-DR

→限定された細胞が発現(マクロファージ、樹状細胞、ランゲルハンス細胞、クッパー細胞)

亜領域A1,A2,およびB1,B2を有し、いずれかしか発現しない。ちなみに、Aはα鎖、Bはβ鎖をコードしている。

HLA-DM、LMP、TAP遺伝子座がDP-DQ間に発現していることが明らかとなった

• クラスIII：補体成分：C2,C4,Bf

　　　　　　　　サイトカイン：TNPet,C,
　　　　　　　　酵素：21-hydroxylase
　クラス(領域　亜領域)
　遺伝的多塑性　polymorphism
　対立遺伝子頻度

-MHC

同

主要組織適合遺伝子複合体

「インターフェロン」

　　[★]

英

interferon interferons IFN

商

オーアイエフ、ＩＦＮβモチダ、アドバフェロン、アボネックス、イムノマックス-γ、イントロンＡ、スミフェロン、フエロン、ベタフェロン、ペガシス、ペグイントロン

概念

• サイトカインの一種で抗ウイルス作用、免疫修飾作用、抗増殖活性を有する。(GOO.1261)

種類

• I型インターフェロン

ウイルスに感染して誘導され、強い抗ウイルス作用を有する

• II型インターフェロン

非ウイルス誘導性

表(SMB.426)

		産生細胞	種類	誘発因子	作用
I型インターフェロン	IFN-α	好中球、マクロファージなど	14種類以上	ウイルス、細菌内毒素	抗ウイルス効果、抗腫瘍効果
	IFN-β	線維芽細胞、上皮細胞など	1種類	ウイルス、2本鎖RNA	抗ウイルス効果、抗腫瘍効果
II型インターフェロン	IFN-γ	T細胞、NK細胞など	1種類	抗原刺激、サイトカイン	免疫細胞の活性化、免疫系の制御

各インターフェロンについて

GOO.1261

• インターフェロンα、インターフェロンβ

• ウイルス感染に対する非特異的な初期防御に関わる
• 意義：ウイルス感染に対する非特異的な初期防御に関わる
• 産生細胞：ほとんど全ての細胞
• 産生のトリガー：二本鎖RNA、ある種のサイトカイン(IL-1, IL-2, TNF)
• 作用：抗ウイルス作用、抗増殖作用：(1) リンパ球、NK細胞、およびマクロファージの細胞障害作用の亢進、(2) MHC class Iの発現の亢進作用　　←　抗ウイルス活性

• インターフェロンγ：

• 意義：マクロファージの活性化
• 産生細胞：T細胞、NK細胞、マクロファージのみ！
• 産生のトリガー：抗原刺激、mitogen、特定のサイトカイン
• 作用：抗ウイルス作用は弱い。強力な免疫調整作用：(1) マクロファージの強力な活性化、(2) MHC class IIの発現の亢進、(3) 局所炎症反応の仲介(madiation)

インターフェロンの抗ウイルス作用

• インターフェロンをシグナルとして受け取った細胞は以下の物質を産生して抗ウイルス作用を発揮する。

• 2',5'-オリゴアデニル酸合成酵素 2',5'-AS
• プロテインキナーゼR PKR
• 2'-ホスホジエステラーゼ 2'-PDE

適応

• B型肝炎
• C型肝炎
• 多発性骨髄腫
• (ときに)慢性骨髄性白血病

副作用

発熱	ほぼ必発
甲状腺機能異常	約10%
間質性肺炎	非常に稀
精神症状	約10%
白血球減少	ほぼ必発
血小板減少	ほぼ必発
蛋白尿	約10%
糖尿病	0.1-5%
口腔内病変	約20%
脱毛	約5%
眼底出血	約20%

「キラーT細胞」

　　[★]

英

killer T cell

同

細胞傷害性T細胞 cytotoxic T cell 、細胞溶解性T細胞 cytolytic T cell、細胞傷害性Tリンパ球 cytotoxic T lymphocyte CTL、細胞溶解性Tリンパ球 cytolytic T lymphocyte CTL

関

ヘルパーT細胞、T細胞、ラック細胞 LAK細胞

同

KT

• 偏性細胞内寄生体であるウイルス感染において特に誘導されやすい (SMB.47)

機能

• キラーT細胞のTCRが、抗原を提示しているMHC class Iを認識し、キラーT細胞のCD8がMHC class Iとの結合を増強して、細胞傷害を行う (SP.250)
• 攻撃の方法は２つあり、リソソームから酵素を注入する方法と、パーフォリン(perforin)を注入する方法とがある (SP.250)

抗原認識と細胞傷害 (SMB.48)

• 1. キラーT細胞のTCRがが抗原を提示したMHC class Iを認識
• 2. CD8がMHC class Iに結合
• 3. キラーT細胞で発現しているLFA-1が標的細胞のICAM-1と結合
• 4. キラーT細胞がFasリガンドを発現し、標的細胞のFasに結合
• 5. パーフォリンが放出される
• 6. グランザイムが注入される

新しいトピック

• グラニュライシン, granulysin (SMB.48)

結核菌の殺傷に関与

-細胞傷害性T細胞

「MHC class II」

　　[★]

関

主要組織適合複合体、MHC class I

• MHC class IIは抗原提示細胞が有する　⇔　MHC class Iは有核細胞ミナ持つ

臨床関連

• 円形脱毛症：毛球上皮細胞にMHC class IIの発現

「MHC class II gene」

　　[★]

• MHCクラスII遺伝子

関

class II gene、HLA class II gene、immune response gene、Ir gene

「class」

　　[★]

• n.

• クラス、分類、種類、部門、(分類学)綱

関

assortment、branch、categorization、categorize、category、classification、classifier、classify、department、division、group、grouping、kind、pattern、section、sector、sort、systematization、typing

　 　 　 　 　 　 　 　

「I」

　　[★]

• イソロイシン isoleucine
• イノシン inosine
• 阻害剤 inhibitor
• iodine
• ヨード iodide
• I因子 factor I

　 　 　

「MHC class」

　　[★]

• 主要組織適合抗原クラス、MHCクラス

関

major histocompatibility complex class

「MH」

　　[★]

• 悪性高体温症 malignant hyperthermia
• 月経歴 menstrual history

「Id」

　　[★]

• イディオタイプ idiotype idiotypic
• inhibitor of DNA binding