第四章 免疫球蛋白(八年制)

第四章

免疫球蛋白

Immunoglobulins

免疫血清的發(fā)現(xiàn)北里柴三郎

EmilAdolfvonBehring（inactivated)IgIntroduction

抗體（antibody,Ab）B細(xì)胞識(shí)別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一種具有免疫功能的蛋白質(zhì)?；靖拍?/p>

免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。TwoFormsofImmunoglobulinMembrane-boundreceptor

Solubleantibody第一節(jié)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：

四條肽鏈，呈Y字型兩條輕鏈（lightchain,L鏈）兩條重鏈（heavychain,H鏈）重鏈(HeavyChain,H鏈)由450-550個(gè)氨基酸殘基組成。IgH鏈恒定區(qū)的氨基酸組成和排列順序不同，分為五大類(lèi)。H鏈類(lèi)Ig類(lèi)Ig亞類(lèi)γIgG

IgG1,2,3,4αIgA

IgA1,

IgA2

μIgMδIgDεIgE輕鏈(LightChain,L鏈)214個(gè)氨基酸κ、λ兩型天然Ig分子兩條輕鏈的型別相同.兩種輕鏈的功能無(wú)差異。1、可變區(qū)不同Ig的重鏈和輕鏈在靠近N端約110個(gè)氨基酸的序列變化很大，稱(chēng)為可變區(qū)(Variableregion,V區(qū)）重鏈和輕鏈的可變區(qū)分別稱(chēng)VH

（約占重鏈1/4),VL

（約占輕鏈1/2),

可變區(qū)與恒定區(qū)VHVL

2、恒定區(qū)

重鏈和輕鏈在靠近C端的氨基酸序列相對(duì)穩(wěn)定，稱(chēng)為恒定區(qū)(Constantregion，C)。重鏈和輕鏈的恒定區(qū)分別稱(chēng)CH,CLIg的可變區(qū)用于識(shí)別和結(jié)合抗原，恒定區(qū)用于啟動(dòng)下游效應(yīng)。

傷寒抗體（IgG）

痢疾抗體（IgG）

乙肝抗體（IgG）Ig的結(jié)構(gòu)域（domain）L鏈:VL、CL

H鏈:IgG/IgA/IgD

—VH

CH1、CH2、CH3IgM

/IgE—

VH

CH1、CH2、CH3、CH4NterminusCterminusIg

結(jié)構(gòu)域氨基酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)由兩個(gè)反向折疊的β片層，中心的兩個(gè)半胱氨酸由一個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵垂直連接，形成

β桶狀

結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為免疫球蛋白折疊（immunoglobulinfold,Igfold）。

免疫球蛋白超家族

免疫系統(tǒng)中的其它蛋白質(zhì)，如TCR、CD4、CD8、IgFc受體、細(xì)胞因子受體等，存在著結(jié)構(gòu)同源的保守序列，并形成β折疊，稱(chēng)為免疫球蛋白超家族（immunoglobulinsuperfamily,IgSF)絞鏈區(qū)(HingeRegion)：1.富含脯氨酸,易于伸展,彎曲——有利于Fab結(jié)合抗原。2.易被酶解

IgM,IgE無(wú)鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū)的作用抗原抗體木瓜蛋白酶(Papain)裂解后產(chǎn)物:

2個(gè)Fab（fragmentofantigenbinding)段:單價(jià)結(jié)合抗原1個(gè)Fc(fragmentcrystallizable)段：相當(dāng)于CH2+CH3，與效應(yīng)分子或效應(yīng)細(xì)胞結(jié)合。免疫球蛋白(IgG)的水解片段胃蛋白酶(Pepsin)裂解后產(chǎn)物:

1個(gè)F(ab’)2片段若干pFc’小片段意義:去除Ig分子同種型抗原性提純免疫生物制品(免疫馬獲得的抗毒素)J鏈和分泌片

連接鏈（joiningchain,J鏈)

IgM形成5聚體

IgA形成2聚體分泌片（secretorycomponent)由粘膜上皮細(xì)胞合成,分泌.保護(hù)IgA，IgM不被酶解.介導(dǎo)IgA二聚體從粘膜下轉(zhuǎn)運(yùn)至呼吸腔道表面.J鏈分泌片Ig的抗原性Ig具有抗體和抗原的兩重特性。根據(jù)Ig引起的是異種、同種異體或自體免疫應(yīng)答，將Ig的抗原性分為：同種型（isotype)、同種異型(allotype)和獨(dú)特型(idiotype)。Ig

的同種型同一種屬所有健康個(gè)體所共有的抗原性標(biāo)志，集中在Ig恒定區(qū)。誘導(dǎo)異種動(dòng)物產(chǎn)生該Ig的抗同種型抗體。人重鏈恒定區(qū)甲IgG乙IgG甲IgA重鏈恒定區(qū)小鼠IgG兔IgG同種型應(yīng)用：用人的IgG免疫小鼠，產(chǎn)生鼠抗人IgG，小鼠的這種特異抗體稱(chēng)為抗抗體（二抗）。目前生產(chǎn)的這些抗抗體廣泛應(yīng)用于臨床檢測(cè)和生物學(xué)研究中。

HumanIgGMouseanti-humanIgGantibodyReactwithhumanIgGantibodyIg的抗原性同種異型：同一種屬不同個(gè)體的Ig所具有的抗原性標(biāo)志，由若干散在分布的氨基酸序列差異導(dǎo)致。誘導(dǎo)同一種屬不同個(gè)體動(dòng)物產(chǎn)生該Ig的抗同種異型抗體。（個(gè)體差異）同種異型獨(dú)特型：每一個(gè)Ig分子在可變區(qū)氨基酸序列所顯示出的抗原性；為每一個(gè)Ig分子所特有的抗原特異性標(biāo)志。獨(dú)特型表位在異種、同種異體和同一個(gè)體內(nèi)均可刺激產(chǎn)生相應(yīng)抗體，即抗獨(dú)特型抗體。Ig的抗原性獨(dú)

特

型第二節(jié)

抗體與抗原的相互作用Ig可變區(qū)中的高變區(qū)是抗原結(jié)合部位高變區(qū)

(Hypervariableregion,HVR)：抗原結(jié)合部位

互補(bǔ)決定區(qū)（complementary-

determiningregion,CDR)

骨架區(qū)（frameworkregion,FR)可變區(qū)的變化特點(diǎn)高變區(qū)——VH：29-31，49-58，95-102；VL：28-35，49-59，92-103骨架區(qū)（fragmentregion)：FR1,FR2,FR3,FR4第二節(jié)

抗體與抗原的相互作用抗體以表面互補(bǔ)的方式結(jié)合抗原小分子抗原：整個(gè)分子嵌入CDR形成的“口袋”中。大分子抗原：表面的表位與抗體結(jié)合。第二節(jié)

抗體與抗原的相互作用多種作用力參與抗原與抗體的相互作用非共價(jià)鍵作用力：靜電引力

范德華力

疏水作用力

氫鍵

抗體的親和力（affinity)

抗體的親合力（avidity)第三節(jié)

抗體抗原結(jié)合所致的分子和細(xì)胞效應(yīng)抗

體特異性識(shí)別結(jié)合抗原吸引效應(yīng)細(xì)胞和分子，清除病原體V區(qū)特異性識(shí)別和結(jié)合抗原第三節(jié)

抗體抗原結(jié)合所致的分子和細(xì)胞效應(yīng)中和作用（neutralization)：抗體抗原結(jié)合阻止病原體感染靶細(xì)胞中和抗體(neutralizingantibody)

（預(yù)存中和抗體：疫苗的應(yīng)用）中和外毒素第三節(jié)

抗體抗原結(jié)合所致的分子和細(xì)胞效應(yīng)激活補(bǔ)體系統(tǒng)IgM,IgG與抗原結(jié)合后,發(fā)生構(gòu)象改變,暴露補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)。效應(yīng)：直接裂解病原體細(xì)胞

調(diào)理吞噬

第三節(jié)

抗體抗原結(jié)合所致的分子和細(xì)胞效應(yīng)結(jié)合Fc受體

Fc受體：能夠結(jié)合抗體Fc段的膜蛋白。

FcγRⅠ，F(xiàn)cγRⅡ，F(xiàn)cγRⅢFcαⅠFcεⅠ，F(xiàn)cεⅡ表達(dá)細(xì)胞：?jiǎn)魏司奘杉?xì)胞，中性粒細(xì)胞，NK細(xì)胞，

肥大細(xì)胞，嗜酸性粒細(xì)胞，嗜堿性粒細(xì)胞調(diào)理作用（opsonization)：增強(qiáng)吞噬細(xì)胞

的吞噬作用。2.抗體依賴(lài)的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)：表達(dá)Fc受體的殺傷細(xì)胞通過(guò)識(shí)別Ig分子Fc段直接殺傷與Ig結(jié)合的靶細(xì)胞.3.介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)

IgEFc段與肥大細(xì)胞,嗜堿性粒細(xì)胞表面高親和力FcεRI受體結(jié)合,促使合成、釋放炎性介質(zhì),引起I型超敏反應(yīng).抗體是把雙刃劍4.通過(guò)胎盤(pán)或粘膜1)母體的IgG可與滋養(yǎng)層細(xì)胞Fc受體（FcRn)結(jié)合,轉(zhuǎn)運(yùn)至胎兒血液循環(huán).2)分泌型IgA與上皮細(xì)胞Fc受體pIgR)結(jié)合,轉(zhuǎn)運(yùn)至淚水,乳汁或呼吸道、消化道腔道表面.第四節(jié)

各類(lèi)免疫球蛋白的特性

IgA

血清型和分泌型兩種出生后4-6月開(kāi)始合成IgA,分泌型IgA（sIgA)

:

初乳、唾液、淚液

呼吸道,消化道,泌尿生殖道的腔道分泌液。分泌型IgA是粘膜免疫的重要抗體

IgD

見(jiàn)于個(gè)體發(fā)育的任何時(shí)段正常血清濃度低易被蛋白酶水解,半衰期短mIgD:B細(xì)胞分化成熟的重要表面標(biāo)志未成熟B細(xì)胞:表達(dá)mIgM成熟B細(xì)胞:表達(dá)mIgM和mIgD

IgE

正常血清中含量最低的Ig親細(xì)胞抗體

FcεRI和FcεRⅡIgEFc段與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞表面高親和力FcεRI受體結(jié)合，引起超敏反應(yīng)。與機(jī)體抗寄生蟲(chóng)感染有關(guān)

IgG

人體含量最高的免疫球蛋白：占血清Ig總量的75%～80%,其中以IgG1為主

出生后3個(gè)月開(kāi)始合成

唯一能通過(guò)胎盤(pán)的抗體

再次免疫應(yīng)答的主要抗體

具有多種生物學(xué)功能：

調(diào)理作用，ADCC，激活補(bǔ)體，抗菌，抗病毒

IgM五聚體，分子量最大的Ig,不易通過(guò)血管壁個(gè)體發(fā)育過(guò)程最早合成、分泌的抗體臍帶血IgM異常提示宮內(nèi)感染抗原刺激后最早產(chǎn)生的抗體激活補(bǔ)體能力最強(qiáng),天然血型抗體多為IgM血型不符的輸血,往往導(dǎo)致嚴(yán)重的溶血反應(yīng)B細(xì)胞抗原受體(BCR)的主要成分

第五節(jié)

人工制備抗體多克隆抗體（Polyclonalantibody）單克隆抗體（Monoclonalantibody）基因工程抗體（Genetic

Engineering

antibody）

多克隆抗體（Polyclonalantibody）

大多數(shù)抗原具有多個(gè)抗原表位,每一表位均能刺激機(jī)體的一個(gè)特定B細(xì)胞克隆產(chǎn)生一種特異性抗體(CDR各不相同).所獲抗血清為含有多種抗體的混合物.

單克隆抗體（Monoclonalantibody）由一個(gè)識(shí)別一種抗原表位的B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的同源抗體.Ig分子結(jié)構(gòu)一致,純度高,特異性強(qiáng).由雜交瘤技術(shù)制備.McAb的制備HAT:次黃嘌呤(H),氨基喋呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)，HGPRT：次黃嘌呤鳥(niǎo)嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)化酶HGPRT缺陷基因工程抗體（Genetic

Engineeringantibody）

嵌合抗體

Ig分子V區(qū)