1、第2章 免疫球蛋白,概述 免疫球蛋白的分子结构 抗体的异质性 免疫球蛋白的生物合成与表达 免疫球蛋白的生物学特性 免疫球蛋白基因超家族 人工制备抗体,概述,抗体（antibody，Ab）：B 细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种蛋白质，是能与抗原发生高特异性和高亲和性结合的糖蛋白。主要存在于血清等体液中，也被称为“免疫球蛋白”。 免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig，sIg）和膜型（membrane Ig，mIg）。,免疫球蛋白,第1节 免疫球蛋白分子结构,免疫球蛋白的基本结构 免疫去
2、蛋白的立体结构 免疫球蛋白的其他成分 免疫球蛋白的水解片段,免疫球蛋白的基本结构,四肽链分子，即由两条相同的重链和两条相同的轻链通过链间二硫键连接而成的免疫球蛋白单体，呈“Y”形。,重链和轻链,重链（heavy chain，H链）：约含450550个氨基酸残基 根据H链恒定区抗原性的差异可将其分为、 五类；与L链组成完整的Ig分子，分别称为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。亚类：铰链区氨基酸的组成和重链二硫键的数目和位置不同。IgG1-4, IgA1, 2轻链（light chain，L链）：约由214个氨基酸残基组成；分为和两型。人：约2：1。,可变区和恒定区,通过分析不同免疫球蛋白重
3、链和轻链的氨基酸序列，发现重链和轻链靠近N端的约110氨基酸的序列变化很大，称为可变区（variable region，V区 ） 靠近C端的其余氨基酸序列相对稳定，称为恒定区（constant region，C区）,可变区 ,V区位于Ig分子的N端，约占轻链的1/2（VL）和重链（VH）的1/4或1/5； 该区氨基酸的组成和排列顺序随抗体的不同而有较大的变异，故称可变区；它决定了抗体与抗原结合的特异性。,可变区 ,在VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成与排列具有更高的变化程度，此为高变区（hypervariable region, HVR）。 高变区即是抗体与抗原（决定簇）特异性结合的位置，又
4、称为互补决定区（complementarity-determining region, CDR）。 免疫球蛋白的独特型决定基也在该区域。,可变区（三）,在V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对比较保守，称为骨架区（framework region）。,恒定区,C区位于Ig分子的C端，约占轻链的1/2（CL）和重链的3/4或4/5（CH） 在同一种属动物中，同一类别Ig重链和同一型轻链的C区氨基酸组成和排列顺序比较恒定，故称恒定区,结构域 ,构成: Ig 每条肽链可折叠成几个球形功能区，或结构域。Ig分子每一肽链内部由大约110个氨基酸形成一个亚单位，氨基酸的序列具有相似性或同源性，其内由链内
5、二硫键构成肽环，称为功能区。,结构域 ,功能： （1）VL和VH是与抗原结合的部位； （2）CH和CL具有某些同种异型（allotype）的遗传标记； （3）IgG的CH2 和IgM的CH3具有补体结合位点启动补体经典激活途径； （4）IgG可通过胎盘； （5）IgG的CH3可与多种细胞膜表面的FcR结合，介导不同生物学效应。,铰链区,并非独立的功能区，位于CH1和CH2之间，包括重链链间二硫键。该区富含脯氨酸（构成胶原纤维的重要成分），具柔韧性，不形成螺旋，易于伸展、转动。特点： 使可变区的抗原结合点尽量与两个抗原决定簇发生互补 使Ig变构，暴露补体结合点 对蛋白酶敏感，Ig被水解易在此区发
6、生裂解,免疫球蛋白的立体结构,免疫球蛋白的其他成分,J链和分泌片,J链（joining chain）：存在于二聚体分泌型IgA和五聚体IgM中。分子量约15KD；富含半胱氨酸。作用：稳定多聚体。 分泌片（secretory component，SC）或分泌片（secretory piece，SP）：分泌型IgA上的一个辅助成分，分子量约 75KD，由粘膜上皮细胞合成，并在IgA二聚体形成后通过二硫键连接到免疫球蛋白分子上，分泌至粘膜表面。作用：稳定分泌型IgA的结构，使之避免蛋白酶的消化水解作用。,分泌片： 由粘膜上皮细胞合成的一条多肽链，是上皮细胞膜上的多聚Ig受体的胞外区部分，为分泌型Ig
7、A产生所必需，可保护sIgA免受蛋白酶的水解破坏。,免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解片段 胃蛋白酶水解片段,第2节 抗体的异质性,抗体可变区的异质性 抗体恒定区的异质性 免疫球蛋白的独特型,抗体可变区的异质性,理论上，每一种抗原表位可诱导产生一种特异性抗体。,抗体恒定区的异质性,免疫球蛋白的类型 类(class): 重链、相对应的免疫球蛋白：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。 亚类：同一类免疫球蛋白重链的抗原性及二硫键数目和位置不同可分为亚类。IgG1-4；IgA1、IgA2；IgM1、IgM2。 型：轻链C区抗原性不同而分为、两型。 亚型：轻链C个别氨基酸残基的差异，又可分为1、2
8、、3、4亚型。,免疫球蛋白的异质性,免疫球蛋白的独特型,独特型（Id）：同一种属、同一个体来源的抗体分子，由于其CDR区的氨基酸序列不同所显示出的免疫原性。BCR、TCR也有独特型表位。高变区、独特型指的是同一种物质。AId：独特型表位在异种、同种异体甚至同一个体均能刺激机体产生相应的抗体。,同种异型,独特型,独特型和抗独特型抗体的类别,个体独特型、共有独特型 Ab2、Ab2、Ab2、Ab2 Ab2：抗原非抑制性 Ab2：半抗原抑制性 Ab2：双特异性抗体 Ab2：完全抑制抗原与Id结合。外源性抗原在机体免疫系统中的“内影像”。,独特型和抗独特型网络,闭合型、多层次的级联网络。Id-AId在免
9、疫调节中起重要作用。,独特型和独特型网络免疫调节,第3节 免疫球蛋白的生物合成与表达,膜型Ig与分泌型Ig的转变 B细胞活化后Ig重链C区转换：class switch; T细胞及T细胞因子,第4节 免疫球蛋白的生物学特性,免疫球蛋白的主要生物学功能 各类免疫球蛋白的特性和作用,免疫球蛋白的功能,识别并特异性结合抗原 激活补体 结合细胞表面的Fc受体 穿过胎盘和黏膜,Ig V区的功能（一）,识别并特异性结合抗原中和毒素 中和病毒 抑制细菌粘附到宿主细胞B细胞表面的IgM和IgD是识别抗原的受体,免疫球蛋白的功能,Ig V区的功能（二）,免疫调节 超抗体的活性：自身免疫性疾病和抗感染免疫,Ig
10、C 区的功能,激活补体 C区,经典途径,免疫球蛋白的功能,结合细胞表面的Fc受体 C区,调理作用 (opsonization) 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 (ADCC) 介导I型超敏反应,免疫球蛋白的功能,穿过胎盘和黏膜 C区,在人类IgG是唯一可通过胎盘从母体进入胚胎的抗体。 胎盘母体一侧的滋养层细胞表达一种特异性IgG结合蛋白，称为FcR。 IgG可选择性地与FcR结合，从而转移到滋养层细胞内，并主动进入胎儿血循环中。 是一种重要的自然被动免疫机制，对于新生儿抗感染有重要作用。 sIgA可通过呼吸道和消化道黏膜,免疫球蛋白的功能,五类免疫球蛋白的特性与功能,IgG IgM IgA Ig
11、D IgE,IgG,是血清中含量最高的抗体成分，占血清Ig总量的75，且以单体存在，为再次免疫应答中的主要抗体。 参与调理作用、ADCC、活化补体等作用，是唯一能通过胎盘的抗体，发挥自然被动免疫功能。结合SPA。 多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属于IgG类，在免疫防御中具有重要作用。,IgM,为五聚体，分子量最大，称为巨球蛋白（macroglobulin）。 是生物进化与个体发育过程中最先出现的Ig。 在抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的Ig。 有强的补体激活能力和调理作用，在机体早期免疫防御中具有重要作用。 膜表面IgM是B细胞抗原识别受体的主要成分，只表达mIgM是B细胞发育未成熟的标志
12、。 天然的血型抗体为IgM。,IgA,分泌型IgA（secretory IgA, SIgA）是由J链连接的双体和分泌片组成； 主要存在于多种外分泌液中，是参与粘膜局部免疫的最重要因素（阻抑胃肠道或呼吸道中相应病原微生物对靶细胞的粘附，中和细菌毒素等）； 初乳中的分泌型IgA可对婴儿发挥自然被动免疫作用。,IgD,在血清中含量低，不到血清总Ig的1%，其生物学作用尚不清楚。 B细胞膜表面IgD是B细胞发育成熟的标志。,IgE,是血清中含量最低的一类Ig，仅占血清总Ig的0.002%，对热敏感；属于亲细胞抗体，可与嗜碱性粒细胞、肥大细胞表面IgE Fc受体(FcRI)结合，介导I型超敏反应的发生；
13、抗寄生虫免疫中介导ADCC作用，杀伤寄生虫。,第5节 免疫球蛋白基因超家族,与Ig结构相似、遗传基因同源的蛋白分子，主要以膜蛋白的形式存在于细胞膜表面，有识别和传递信号的功能，称为免疫球蛋白超家族（IgSF），编码IgSF 的基因称为免疫球蛋白基因超家族。 表2-2,第6节 人工制备抗体,多克隆抗体（pAb）：动物免疫血清、恢复期病人血清、免疫接种人群血清。 单克隆抗体（mAb）：针对单一表位。杂交瘤技术。 基因工程抗体：重组抗体。,单克隆抗体,单克隆抗体（monoclonal antibody，mAb） 借助（小鼠）B细胞杂交瘤技术，由单个细胞增殖而成的细胞克隆所产生的、高度均一的（属于同一类、亚类、型别）、单一特异性（仅针对特定抗原表位）的抗体。,思考题,HVR (CDR) Fab F(ab)2 独特型调理作用 ADCC mAb 简述免疫球蛋白的基本结构和主要生物学功能。IgG 的水解片段。 简述五类免疫球蛋白的特性及功能。,
