第三章-抗-體課件

免疫生物學(xué)

（Immunobiology)2009級(jí)生物科學(xué)專業(yè)本科(雙語)課程(BilingualTeachingCourse)免疫學(xué)教研室教授醫(yī)學(xué)博士李柏青第三章抗體

Chapter3Antibody1第三章抗體（Antiboby,Ab）抗體/免疫球蛋白的概念(Whatisantibody/immunoglobulin)第一節(jié)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能(StructureandFunctionofImmunoglobulin)第二節(jié)免疫球蛋白的基因(ThegeneofImmunoglobulin)第三節(jié)免疫球蛋白的合成與分泌(ThesynthesisandsecretionofIg)2第三章抗體（Ab）抗體的概念(introductionofAntibody)抗體的發(fā)現(xiàn)和研究歷史

1890年(Behring):白喉類毒素免疫動(dòng)物抗血清(antiserum)白喉毒素(Diphtheriatoxin)中和毒素（抗毒素）(antitoxin)DiphtheriatoxoidToxinToxoid外毒素類毒素3隨后在免疫動(dòng)物血清又相繼發(fā)現(xiàn)：抗毒素(antitoxin)凝集素(agglutinin)溶菌素(bacteriolyisin)沉淀素(precipitin)抗體(antibody)并發(fā)現(xiàn)在血清蛋白中：主要是在g-球蛋白部分具有抗體活性。(臨床生物制品：人丙種球蛋白）4血清蛋白電泳圖譜顯示：抗原免疫后血清g-球蛋白增多白蛋白albumin球蛋白globulinabgabgabgnormalserumimmunizedserumimmunizedserumwasabsorbedbyantigen5免疫球蛋白和抗體概念抗體(antibody,Ab）=能與抗原發(fā)生特異性結(jié)合的具有免疫作用的球蛋白（主要在g-球蛋白）1964年WHO的命名規(guī)定：

凡具有抗體活性的以及化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig）抗體

=生物學(xué)

功能上的概念，Ab均是Ig，

Ig=化學(xué)

結(jié)構(gòu)上的概念，

包括：抗體（即正常的Ig）

和某些異常Ig（不能結(jié)合抗原）

6第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能重鏈（450~550aa)根據(jù)氨基酸組成及序列差異分為以下五類（5classes),分別稱：

重鏈類型：

gadme

(鏈)

輕鏈(214aa):分為兩型:k型,

l型

組成的Ig：IgG,IgA,IgD,IgM,IgE一、抗體的結(jié)構(gòu)：

1.抗體的基本結(jié)構(gòu)：

9肽鏈的氨基酸組成在不同特異性的Ig分子有變化：氨基酸易變化部位稱：可變區(qū)（variableregion）（V區(qū)）

N端C端V區(qū)位于H鏈N端（1/4~1/5）和L鏈N端（1/2）,

分別為VH和VL。第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能VLVLVH一、抗體的結(jié)構(gòu)：

1.抗體的基本結(jié)構(gòu)：

10

氨基酸不易變化部位稱：恒定區(qū)（constantregion）（C區(qū)）

N端C端

C區(qū)位于H鏈和L鏈的C端

分別稱為CH和CL一、抗體的結(jié)構(gòu)：

1.抗體的基本結(jié)構(gòu)：VLVLVHCLCLCHCH第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能11一、抗體的結(jié)構(gòu)：

1.抗體的基本結(jié)構(gòu)：V區(qū)又分為兩大部分：

1)超變區(qū)(hypervariableregion,HVR),

V區(qū)內(nèi)某些特定位置氨基酸序列更加多變，是直接結(jié)合抗原的位點(diǎn)，也稱互補(bǔ)決定簇區(qū)

(complementarity-determiningregion，CDR）

VH區(qū)/VL區(qū)均含3個(gè)：CDR1，CDR2、CDR3

2)骨架區(qū):V區(qū)氨基酸序列變化較少的部分，

有穩(wěn)定CDR空間構(gòu)型的作用。第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能1213V區(qū)的超變區(qū)（CDR）CDR1CDR2

CDR3CDR1CDR2

CDR3

CH1VLCLCH2

CH3鉸鏈區(qū)14Ig的H鏈和L鏈，每110個(gè)aa由鏈內(nèi)二硫鍵形成具有特定功能的球形單位，為一個(gè)功能區(qū)(domain)。二硫鍵CH1VLCLVH鉸鏈區(qū)糖基CH2CH3免疫球蛋白的功能區(qū)/結(jié)構(gòu)域（domain)15木瓜蛋白酶FcFabFab(抗原結(jié)合片段)：與抗原結(jié)合

Fc(可結(jié)晶片段):

與細(xì)胞結(jié)合,

保留其他重鏈

功能活性一、抗體的結(jié)構(gòu)：

1.抗體的基本結(jié)構(gòu)

（水解片段）：第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能16F(ab’)2：雙價(jià)抗原結(jié)合活性

pFc’:無生物活性

胃蛋白酶FcPeptidesF(ab’)2一、抗體的結(jié)構(gòu)：

1.抗體的基本結(jié)構(gòu)

（水解片段）：第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能1718第一節(jié)、Ig的結(jié)構(gòu)和功能

2、分泌片(secretorypiece，SP）作用:參與合成分泌型IgA

(SIgA)。1、連接鏈(joiningchain，J鏈)作用:參與Ig多聚體合成,如IgA二聚體,IgM五聚體。免疫球蛋白的其他成分19J鏈和分泌片（SP）

JChainSecretoryPiece20一、抗體的結(jié)構(gòu)：

2.抗體的異質(zhì)性及其抗原決定簇

（heterogeneityandantigendeterminantofAb)第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能Ig/Ab是糖蛋白，也是抗原，也有抗原決定簇,可分為三類：同種型(isotype)：同種異型(allotype）獨(dú)特型(idiotype)

21（1）同種型(isotyope)：（=種屬特異性）

同一種系所有個(gè)體的Ig都含有的抗原決定簇，與其它物種的有差別。第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)和功能22HumanIgantiserum(Anti-HumanIgantibody)IgM(kappa)IgG1(kappa)IgM(kappa)IgG1(kappa)HumanIgRabbitIg第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)與和功能23（2）同種異型(allotype）—個(gè)體特異性

（=個(gè)體的遺傳標(biāo)志）（3）獨(dú)特型(idiotype)—（B細(xì)胞）克隆特異性，24Allotype同種異型IgG1Person3IgG1Person2IgG1Person1IgG1Person1anti-BIgG1Person1anti-CIgG1Person1anti-AIdiotype獨(dú)特型25Ig的H鏈和L鏈，每110個(gè)aa由鏈內(nèi)二硫鍵形成具有特定功能的球形單位，為一個(gè)功能區(qū)(domain)。二硫鍵CH1VLCLVH鉸鏈區(qū)糖基CH2CH3第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)與和功能一、抗體的結(jié)構(gòu)

3.Ig的功能區(qū)（Domain）26各功能區(qū)的功能：結(jié)合抗原。VH和VL介導(dǎo)-中和毒素等結(jié)合和活化補(bǔ)體:IgG-CH2IgM-CH4

親細(xì)胞性:

IgG-CH3與單核細(xì)胞上

FcγR

結(jié)合；

IgE-CH4與肥大細(xì)胞上FcεR結(jié)合。通過胎盤：IgG-CH2穿過胎盤；IgA-CH3穿過粘膜2728二、Ig的類別和功能多樣性1.IgGg2k2;g2l2IgG1,IgG2andIgG4IgG3第一節(jié)Ig的結(jié)構(gòu)與功能29

1.IgG1.含量最多，占血清中Ig的70~80%；2.分布廣，血液內(nèi)外各占50%3.抗感染作用最強(qiáng)（抗菌，抗病毒，抗毒素）

————（抗感染免疫的“主力部隊(duì)”）4.感染后,產(chǎn)生遲，維持久（遲來遲去）5.能激活補(bǔ)體6.能與某些細(xì)胞結(jié)合7.唯一能通過胎盤的Ig302.IgM(m2k2)5J(m2l2)5JCH4JChain312.IgM1.五聚體，分子量最大；

主要分布在血管內(nèi)，有預(yù)防菌血癥，敗血癥作用不能通過胎盤2.感染后,出現(xiàn)早，維持短（早來早去）；

————（抗感染免疫的“先鋒部隊(duì)”）3.個(gè)體發(fā)育時(shí)最早(胎齡20周)合成的Ig;

新生兒臍血IgM升高提示宮內(nèi)感染。

4.激活補(bǔ)體的活性最強(qiáng)；5.對2-巰基乙醇（2-ME）敏感。323.IgA和SIgA(a2k2)2JSP(a2l2)2JSP血清型IgAa2k2a2l2JChainSecretoryPiece分泌型SIgA333.IgA和SIgA1.有血清型（單體）和分泌型（雙聚體）SIgA2.SIgA分布在各種外分泌液中:

（初乳，唾液，以及呼吸道、消化道和泌尿生殖分泌液）在黏膜組織有局部抗感染免疫作用

————（抗感染免疫的“地方部隊(duì)”）YYYYYYYYYYYY344.IgE:1.正常人血清中含量最少—(寄生蟲感染、變態(tài)反應(yīng)時(shí)升高)2.親細(xì)胞性抗體--與肥大細(xì)胞/嗜堿性粒細(xì)胞結(jié)合—可引起過敏反應(yīng)（I型超敏反應(yīng)）e2k2；e2l2CH4355.IgDd2k2；d2l21.主要功能是表達(dá)在B細(xì)胞的表面，作為B細(xì)胞抗原受體（BCR），與B細(xì)胞分化有關(guān)；2.在血清中的功能不明確。tailpiece366.

免疫球蛋白超家族

（IgSF，immunoglobulinsuperfamily)1.許多膜蛋白分子具有一個(gè)或數(shù)個(gè)Ig的結(jié)構(gòu)域/功能區(qū)（domain），均可屬于IgSF的成員。2.IgSF包括：(各有不同的功能和作用)

抗原受體：TCR，BCR（mIg）抗原受體輔助分子：CD3，CD79協(xié)同受體：CD4，CD8，CD19抗原呈提分子：MHC-I,II類分子協(xié)同刺激分子或受體：CD28，CD80，CD86，CTLA-4,PD-1粘附分子：ICAM-1,VCAM-1NK細(xì)胞受體：殺傷細(xì)胞Ig樣受體：KIR

3738第三章免疫球蛋白（Ig）和抗體（Ab）第一節(jié)免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與類別第二節(jié)免疫球蛋白的基因Ig的基因結(jié)構(gòu)Ig基因的重排和表達(dá)第三節(jié)免疫球蛋白的合成與分泌39第二節(jié)、Ig的基因一、Ig基因結(jié)構(gòu)－包括三個(gè)編碼基因庫：

H鏈基因(VH區(qū)，D區(qū)，JH區(qū)，C區(qū)）

k鏈基因(Vk區(qū)，Jk區(qū)，Ck區(qū)）l鏈基因(Vl區(qū)，Jl區(qū)，Cl區(qū)）二、Ig基因的重排和表達(dá)L鏈VJ基因和H鏈VDJ基因重排C基因類別轉(zhuǎn)換三、抗體多樣性的機(jī)理第三章Ig和Ab40414243444546三、抗體多樣性的遺傳學(xué)基礎(chǔ)胚系中眾多的V、D、J基因片段，VDJ隨機(jī)組合多不準(zhǔn)確連接，核苷酸插入基因突變第二節(jié)Ig的基因47HeavychaindiversitycreatedbyvariablerecombinationAATAGAGATAGAGATGAGGCGTACACTGGTGTAATACACTGGTGTAAGACACTGGTGTAAACCTGGTGTACCGTGTACGTGACGTTTGTACCCAspArgArgArgAsnAspAspAspTyrTyrTryTryTryGlyGlyGlyAsnSerSerTyrTyrTrpTrpGlySerTyrPheTyrSerThrJHVHDS107M603M167S107M603M16748LightchaindiversitycreatedbyvariablerecombinationCCCTGGRecombinedDNACCCCGGCCCCCCTGGGermlineDNACCCCCCTGGCCCCCCTGGCCCCCGProTrpProteinProArgProPro49Generationofantibodydiversity1multiplegenesDNAV-regionproteins4mutation2variablerecombination3nucleotideadditionV1V3V4V2V5V6VnVmutationVVVJ1J2JnJ2VVJ1J2JnJ2nucleotidesIg基因的體細(xì)胞高頻突變與抗體分子的親和力成熟50抗體分子的類別轉(zhuǎn)換---DNA再次重排

VDJSm

IGHMSg

IGHGSe

IGHE

VDJSmSe

IGHE再次重排副產(chǎn)物再次重排IGH基因+IL-4+CD40L重排IGH基因SgIGHGSmSeIGHM

類別轉(zhuǎn)換機(jī)制VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片段直接與IGHE相連，所產(chǎn)生的基因編碼IgE分子重鏈。51第三節(jié)Ig的合成和分泌初次免疫應(yīng)答（primaryresponse）機(jī)體第一次接觸某抗原所產(chǎn)生的免疫應(yīng)答.再次免疫應(yīng)答（secondaryresponse）機(jī)體再次接觸相同抗原所產(chǎn)生的免疫應(yīng)答一、體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生

1.初(次)應(yīng)答與再(次)應(yīng)答第三章Ig和Ab5253初次與再次體液免疫應(yīng)答的特點(diǎn)比較

特征初次應(yīng)答再次應(yīng)答潛伏期

長（5-10天）短（2-3天）抗體產(chǎn)量低高持續(xù)時(shí)間短長抗體類別IgM為主IgG為主抗體親和力低高抗原性質(zhì)

TD-Ag、TI-AgTD-Ag需要的抗原劑量

大小54第三節(jié)Ig的合成和分泌一、體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生

2.Td-Ag和Ti-Ag的免疫應(yīng)答第三章Ig和Ab

TD-AgTI-Ag化學(xué)性質(zhì)：蛋白質(zhì)

多糖、脂多糖產(chǎn)生抗體IgM和IgG等

只有IgM

免疫記憶無免疫記憶 細(xì)胞免疫無細(xì)胞免疫55第三節(jié)Ig的合成和分泌通常先產(chǎn)生IgM，然后產(chǎn)生IgG，位于C區(qū)基因上游的轉(zhuǎn)換區(qū)控制轉(zhuǎn)換細(xì)胞因子可誘導(dǎo)Ig的類別轉(zhuǎn)換一、體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生

3.抗體形成中的抗體種類的轉(zhuǎn)換機(jī)制第三章Ig和Ab56V-D-JdV-D-JmdPloyAPloyAV-D-JmIgDmRNAIgMmRNAPrimaryRNAtranscript抗體分子的類別轉(zhuǎn)換---RNA替代剪切5758Maturationoftheimmuneresponseandclass-switchingcmcdcg3VJCg3DVJDPrimarytranscriptV-D-JcmmRNAPrimarytranscriptV-D-JCg3mRNACmCdLostgenesIgMmaturationIgG592.Classswitching5’3’LVH1LVHnDH1DH7DH13JH

5’

LVH1LVH201LVHnDH1DHDHJHCμCdCg3Cg1Cg2bCg2aCeCa

CμCdCg3Cg1Cg2bCg2aCeCa3’3’5’LVH1LVH200LVDJJHCμCdCg3Cg1Cg2bCg2aCeCa5’3’LVDJJHCμCd

60細(xì)胞因子可誘導(dǎo)Ig的類別轉(zhuǎn)換（教材p62，表3-6）61第三節(jié)Ig的合成和分泌2.膜結(jié)合型和分泌型免疫球蛋白的表達(dá)3.B細(xì)胞發(fā)育與抗體形成4.抗體在細(xì)胞內(nèi)的裝配，運(yùn)轉(zhuǎn)和分泌5.個(gè)體發(fā)育過程中抗體的形成二、免疫球蛋白的表達(dá)，裝配和分泌

1.免疫球蛋白的mRNA第三章Ig和Ab62

LVDJCm2Cm3Cm4SM1M2DNA分泌型與膜型IgM的產(chǎn)生

分泌型PolyAIgmsmRNA

膜型

PolyAIgmmmRNAIg重鏈C區(qū)基因的3’端含有編碼疏水性跨膜區(qū)的兩個(gè)外顯子（M1、M2）及多腺苷酸化位點(diǎn)（PA）。mRNA轉(zhuǎn)錄本的替代剪切產(chǎn)生兩種不同的mRNA，帶有M1和M2外顯子序列者指導(dǎo)膜型Igm的合成，M1和M2序列被剪除者指導(dǎo)分泌型Igm鏈的合成。63secreted(ms)membrane(mm)MembraneandsecretedIgM6465B細(xì)胞發(fā)育表達(dá)Pre-BCR的B細(xì)胞表達(dá)sIgM的未成熟B細(xì)胞B細(xì)胞的中樞免疫耐受表達(dá)sIgD和sIgM的成熟B細(xì)胞Iga/Igb與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)骨髓基質(zhì)細(xì)胞和IL-7在B細(xì)胞發(fā)育過程中的作用B祖細(xì)胞在骨髓中經(jīng)歷前B細(xì)胞、未成熟B細(xì)胞和成熟B細(xì)胞等幾個(gè)階段。在此過程中膜表面BCR分子發(fā)生一系列的變化，成為不同細(xì)胞發(fā)育階段的標(biāo)志。66MDImmatureBcells前B細(xì)胞（胞漿出現(xiàn)IgM重鏈）MPre-Bcells祖B細(xì)胞Pro-BcellsMM不成熟B細(xì)胞成熟B細(xì)胞MDGMDAMatureBcells67IgmVpre-Bl5Ig-a/Ig-bLyn，F(xiàn)yn，Blk，Btk，Syk信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)Pre-BCR前B細(xì)胞首先開始表達(dá)Igm鏈，在k或者l輕鏈基因發(fā)生重排并表達(dá)之前，Igm鏈與替代輕鏈l5（14.1）和Vpre-B以及Iga/b共同組成Pre-BCR表達(dá)于細(xì)胞的表面。Iga/b執(zhí)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)功能。IGK重排成功失敗第二個(gè)IGK重排成功失敗IGL重排成功失敗第二個(gè)IGL重排成功失敗細(xì)胞凋亡

Ig輕鏈基因的重排前B細(xì)胞68B細(xì)胞分化成熟與BCRSmIgDmSmIgMSmIgMSmIgDAgSmIgMSmIgASmIgG原B細(xì)胞成熟B細(xì)胞前B細(xì)胞幼稚B細(xì)胞活化B細(xì)胞骨髓內(nèi)Ag非依賴性分化成熟外周Ag刺激后分化成熟69第三節(jié)Ig的合成和分泌2.膜結(jié)合型和分泌型免疫球蛋白的表達(dá)3.B細(xì)胞發(fā)育與抗體形成4.抗體在細(xì)胞內(nèi)的裝配，運(yùn)轉(zhuǎn)和分泌5.個(gè)體發(fā)育過程中抗體的形成二、免疫球蛋白的表達(dá)，裝配和分泌

1.免疫球蛋白的mRNA第三章Ig和Ab70本章重點(diǎn)內(nèi)容免疫球蛋白/抗體分子的基本結(jié)構(gòu)：

(Basicstructureofimmunoglobulin)重鏈和輕鏈的組成，V區(qū)和C區(qū)，（compositionoflightandheavychain,CandVregions）,功能區(qū)，水解片斷（domain,hydrolysisfragmentofIg）免疫球蛋白的血清型和異質(zhì)性

(serotypesandheterogenecityofIg)71本章重點(diǎn)內(nèi)容各類免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的特點(diǎn)

(ThecharacteristicsandfunctionsofvarioustypesofIg