国立台湾大学医学系张哲睿
台北市立建国高中刘翠华教师
主要组织相容性复合物(major histocompatibility complex,MHC)是一种细胞表面糖蛋白复合物,人类的MHC 糖蛋白,又称为人类白血球抗原群(human leukocyte antigens,HLA),最初是因为研究皮肤的移植和排斥反应被发现。
人类的MHC 蛋白可以分为两大类:第一型MHC 分子(class I MHC)和第二型MHC 分子(class II MHC),前者位于个体中所有有核的细胞上,后者则只分布在抗原呈现细胞(antigen-presenting cell,APC)上,例如巨噬细胞(macrophage)、B 细胞、树突细胞(dendritic cell)等。
高中课程中提及,第一型MHC 分子使得被感染的一般细胞能将抗原呈现给胞杀T 细胞(cytotoxic T cell,Tc),让细胞媒介型免疫反应(cell-mediated immune response)能正常运作;而第二型MHC 分子则使得抗原呈现细胞能将抗原呈现给辅助型T 细胞(helper T cell,TH)。但上述的过程究竟是如何发生的呢?以下分述第一型 MHC 分子和第二型 MHC 分子的运作机转。
就第一型MHC 分子的运作来说,在细胞质中的蛋白酶体(proteasome)会将细胞质中无论是自己的或外来的蛋白质都降解为胜肽,而这些被降解的胜肽会被内质网上的抗原加工相关性传递蛋白(transporter associated with antigen processing,TAP)运送到内质网腔,再和内质网中尚未加工完毕的第一型MHC 分子结合,并与之一同被运送到细胞膜上。从生物化学的角度来看,由于每种MHC 分子只会依靠被结合的胜肽链上的2 个胺基酸就能与之稳定结合,因此一种MHC 分子就能结合数以百万计的胜肽。
至于第二型 MHC 分子,和它结合的胜肽并不是来自于细胞质,而是来自于胞吞作用(endocytosis)后摄入再被降解的蛋白质。当第二型MHC 分子仍在内质网组装时,其与胜肽结合的沟槽会先被自身的胜肽链阻挡住,防止其与内生的蛋白质或来自细胞质降解的蛋白质结合;而当其被运送到高基氏体,并与来自溶体装有降解后蛋白质的囊泡结合后,其原先阻挡沟槽的胜肽部分才会被切除。
这样的机转使得第一型MHC 分子和第二型MHC 分子的来源蛋白是分离的,使两类MHC 分子的抗原呈现能代表不同的讯息:第一型MHC 分子传递的是「我被感染了」的讯号,让免疫系统能摧毁被感染的细胞;而第二型MHC 分子传递的是「我周遭遇到敌人了」的讯号,让免疫系统能整个活化,摧毁外来物。
从族群遗传学的角度来看,MHC 蛋白是已知型态最多样化的蛋白质。几乎所有人的 MHC 基因都是异型组合(heterozygous),除非是同卵双生子,几乎不可能找到具有完全相同之 MHC 基因的两个人。这样的多型性可以确保无论遇到怎样的疾病,总会有一部份的个体能对病原进行有效的免疫反应,因而能确保族群的延续。