background image

 

Immunology of organs 

 

Objectives                                                                             

 

 

The objectives of this lecture are to know  

1. The major histocompatibility complex gene. 
2. The major histocompatibility complex antigens. 
3. Molecular structure of MHC antigens. 
4. Specificity of HLA Antigens. 

Introduction 

•    A  primary  objective  of  the  immune  system  is  to  protect  our  bodies 

against pathogens. 

•   MHC  include  many  genes  responsible  for  coordinating  the  immune 

response. 

•   Genes  that  determine  both  innate  and  adaptive  immunities  and  thus 

influences  responses  to  pathogens  (viruses,  bacteria,  fungi,  and 
parasites), transplantation, autoimmunity, cancer biology, vaccinations, 
responses  to  drugs,  and  possibly  other  functionalities  presently 
unknown.  

Major histocompatibility complex (MHC) 

•  The MHC are membrane-bound glycoproteins that are closely related 

in both structure and function. 

•  Previously known as human leucocyte antigens (HLA). 

•  In  1980  Nobel  Prize  has  been  awarded  to  Snell  for  his  work  that 

discovered  the  importance  of  MHC  in  transplantation  and  organ 
rejection. 

 
 

 lect:1

 

     

Dr. Khalid Waleed

 

M.B.ch.B., Msc., PhD. Immunology 

 

 


background image

The major histocompatibility complex gene

 

       Comprises a genomic region that has evolved to include many genes 

responsible  for  coordinating 
histocompatibility  complex 
encode proteins that determine whether a tissue 
individuals will be accepted or rejected.

 

  The MHC gene: It contains about 4000 kb, 260 genes on the short arm 

of chromosome 6.   The MHC gene encodes three classes of molecules:

 

  Class I MHC genes encode glycoproteins expressed on t

nucleated  cells  and  platelets
sperms or RBCs.  

 

  Class  II  MHC genes 

the surfaces of  the  antigen presenting  cells  (
dendritic cells).  

 

  Class III genes encode several different proteins (complement factors and 

molecules involved in inflammation).
 
The MHC gene 

The major histocompatibility complex gene 

Comprises a genomic region that has evolved to include many genes 

coordinating  the  immune  response.    It  is  named  the 

histocompatibility  complex  from  the  fact  that  the  genes  in  this  region 
encode proteins that determine whether a tissue transplanted between two 
individuals will be accepted or rejected. 

: It contains about 4000 kb, 260 genes on the short arm 

The MHC gene encodes three classes of molecules:

encode glycoproteins expressed on the surface of all 

nucleated  cells  and  platelets,  and  not  present  on  trophoblast  cells, 

  encode  glycoproteins  expressed  predominantly  on 

the surfaces of  the  antigen presenting  cells  (macrophages,  B

encode several different proteins (complement factors and 

molecules involved in inflammation). 

Comprises a genomic region that has evolved to include many genes 

It  is  named  the 

from  the  fact  that  the  genes  in  this  region 

transplanted between two 

: It contains about 4000 kb, 260 genes on the short arm 

The MHC gene encodes three classes of molecules: 

he surface of all 

,  and  not  present  on  trophoblast  cells, 

encode  glycoproteins  expressed  predominantly  on 

macrophages,  B-cells and 

encode several different proteins (complement factors and 

 


background image

Major histocompatibility complex 

 

What are the functions of MHC?     

 

       The main function of both class I and class II MHC molecules is to 

bind peptides derived from self or nonself antigens and then traffic to the 
cell  surface,  where  these  peptides  can  be  displayed,  or  presented,  for 
recognition by T-cells via the T-cell receptors (TCR). 

 

  MHC  1    presents  of  endogenous  peptide  antigens  to  CD8

+

  T-cells 

(become cytotoxic and can kill the cells that present the pathogen-derived 
peptides).  

 

   MHC  II  primarily  presents  exogenous  antigenic  peptides  to  CD4

+

  T-

cells  (that  can  can  stimulate  B  cells  to  produce  antigen-specific 
antibodies). 

 

  Class  III  MHC  participates  in  different  aspects  of  immune  response.  

HLA  molecules  play  a  key  role  in  governing  transplant  rejection  and 
appear to regulate placental development in pregnancy. 

 

  Cancerous  cells  modify  expression  of  their  HLA  genes  to  avoid 

recognition by the immune response  
 
 


background image

Molecular structure of MHC antigens 

 

  MHC Class I molecule structure:  

 

        It  is  composed  of  45-kDa  α  chain  and  12-kDa  β2-microglobulin 

molecule.   The α chain has three external domains, which are α1, α2, and 
α3 and transmembrane segment followed by short intracellular tail.  The 
α1and α2 domains interact together to form the peptide-binding groove. 
Both α1 and α2 domains have disulphide bonds (S-S bond).    
MHC class II structure: It contains 2 different polypeptide chains, which 
are 33-kDa α chain, and a 28-kDa β chain, they associate together by non 
covalent bonds. The α and β chains are membrane bound glycoproteins 
have  a  trans-membrane  segment  and  have  two  external  domains  which 
are α1 and α2 for α chain and β1 and β2 domains for β chain.  Each chain 
has trans-membrane portion and tail cytoplasmic part.  
 
 

 

 
 
 
 
 


background image

Specificity of HLA Antigens: 

 

        The α chain of class I (alpha-1 domain) contains the antigen binding 

groove  and  constant  domains.  They  can  bind  to  8  –  10  amino  acids 
peptide derived from endogenous antigens.  

 

  The class II antigen has also a single peptide-binding groove (alph-1 and 

beta  1),  which  binds  to  13  –  18  amino  acids  derived  from  exogenous 
antigens
.  

 

  The alpha chain of class II has variable (V), Joining (J) and constant (C) 

regions,  while  beta  chain  has  VDJC  regions  (D  is  diversity).  The 
specificity of these chains is in alpha-1 and beta-1 domains in particular 
the latter one. Due to the similarity between the structures of Ig & HLA 
antigens, the latter are called Histoglobulins

Class I and II molecular polymorphism 

        MHC inherited from both parents. Haplotype is referred to the set 
of genes that are inherited from single parent. So, there are MHC genes 
of  maternal  and  paternal  origin.  The  genes  of  both  haplotypes  are  co-
dominant.  Each  individual  has  a  formula  for  the  alleles  in  both 
haplotypes.  
Human leukocyte antigen (HLA) class I and class II genes are extremely 
polymorphic. 

• 

Each  HLA  allele  encodes  molecules  with  different  peptide-binding 

properties that influence the particular peptides recognized by the T cells. 

• 

The  sequence  of  the  HLA  gene  thereby  determines  the  peptide 

recognition features of the adaptive immune response. 

 

        several hundred different allelic variants of class I and class II MHC 

molecules have been identified in human.  There are about 767 alleles for 
A, 1178 for B, 439 for C, and more than 900 for the D-related (DP, DQ 


background image

& DR) genes.  There is a possibility of 1/ 2,000,000 for a person to have 
another identical individual.  

MHC alleles and susceptibility to certain diseases 

      Some  HLA  alleles  occur  at  a  much  higher  frequency  in  people 
suffering  from  certain  diseases  than  in  the  general  population.  The 
diseases associated with particular MHC alleles include: 

•  Autoimmune diseases 

•  Susceptibility or resistance to certain viral diseases 

•  Disorders of complement system 

•  Different allergies 
 

Diseases and their associated HLA-alleles 

•  Systemic lupus erythematous (SLE): HLA-DR3 

•  Rheumatoid arthritis : HLA-DR4 

•  Myasthenia gravis : HLA-B8. 

•  Ankylosing spondylitis:  HLA-B27 allele have 90 times relative risk to 

get ankylosing spondylitis than general population. 

•  Celiac disease: It is an allergy to gluten. People who carry HLA-DQ2 

allele have 50 times relative risk to get celiac disease.  

 

References: 

1.  Clinical  immunology: principles and practice 5

th

 Edition. 

2.  How the immune system works: 5

th

 Edition. 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Yahia Ziead
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 73 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل