d第四章免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白

免疫學(xué)教研室武延雋2012（3-5）概述1、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為免疫球蛋白?？煞譃榉置谛秃湍ば停罢叽嬖谘逯?，后者構(gòu)成B細胞膜上的抗原識別受體。2、抗體（antibody,Ab)是B細胞識別抗原后增殖分化為槳細胞，由槳細胞產(chǎn)生的一種糖蛋白，主要存在于血清等體液中，能與相應(yīng)抗原特異性地結(jié)合，具有免疫功能?？贵w是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都是抗體。第一節(jié)

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)一、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)（一）四肽鏈結(jié)構(gòu)(重鏈和輕鏈)所有Ig的基本單位都是四條肽鏈的對稱結(jié)構(gòu)。1、重鏈（heavychainH）（每條的分子量約50-75KD，由450-550氨基酸殘基組成），根據(jù)其重鏈穩(wěn)定區(qū)的分子結(jié)構(gòu)和抗原特異性的不同，其重鏈分別用γ鏈、α鏈、μ鏈、δ鏈、ε鏈，其對應(yīng)的為：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE等五類免疫球蛋白，每一類免疫球蛋白又根據(jù)鏈間和鏈內(nèi)二硫鍵的數(shù)目和位置不同分成不同的亞類，如IgG1~IgG4；IgA可分為IgA1和IgA2，IgM為IgM1、IgM2；IgD、IgE未發(fā)現(xiàn)有亞類。2、輕鏈（lightchainL）（每條分子量約25KD，由214-220個氨基酸組成）輕鏈可分為兩種鏈：κ（kappa）鏈、λ（lambda）鏈，據(jù)此將Ig分為κ型和λ型。一個天然Ig分子上的兩條輕鏈總是相同的，同一個體內(nèi)不同Ig分子上的輕鏈是可以不同的。κ：λ=2：1；根據(jù)λ鏈恒定區(qū)個別氨基酸的差異，又分為λ1、λ2、λ3和λ4四個亞型。二硫鍵聯(lián)接兩條重鏈與兩條輕鏈成一個單體Ig分子。每條重鏈和輕鏈又分為氨基端（N）和羧基端（C）。FabFcVHCH1CH2CH3VLCLHeavyChains(fivetypes:

LightChains(twotypes:

and

FabfragmentFcfragmentConstantregionsvariableregionsDisulfidelinkages（二）可變區(qū)與恒定區(qū):1、可變區(qū)（variableregionV）

H鏈N端1/4~1/5的部位和L鏈N端1/2的部位氨基酸排列順序可有很大的變化，稱為可變區(qū)，分別為：VH、VL、。

高變區(qū)（HVR）VH和VL各有3個區(qū)域的氨基酸組成和排列順序特別易變化，這些區(qū)域又稱為高變區(qū)。三個高變區(qū)共同組成Ig的抗原結(jié)合部位，該部位也稱為互補決定區(qū)（CDR），該區(qū)與抗原物質(zhì)的表位結(jié)合,在CDR之外的叫骨架區(qū)（frameworkregionFR）有FR1、FR2、FR3、FR4四個骨架區(qū)超變區(qū)（HVR）輕鏈(VL的三個高變區(qū))CDR1（28-35）CDR2（49-56）CDR3（91-98）重鏈

(VH的三個高變區(qū))CDR1（29-31）CDR2（49-58）CDR3（95-102）框架區(qū)（FR每條鏈有4區(qū)）

高變區(qū)FR2FR1FR2FR3FR4FR1FR3FR42、恒定區(qū)（constantregionC區(qū)）重鏈和輕鏈的C區(qū)分別稱為CH和CL，不同類Ig的重鏈恒定區(qū)（CH）長度不一，分為CH1CH2CH3（CH4），輕鏈有一個恒定區(qū)（CL），同一種屬動物中，同一類別Ig分子C區(qū)氨基酸的組成和排列順序比較恒定。(三)鉸鏈區(qū)（hingeregion）位于CH1與CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，稱作鉸鏈區(qū)。IgM與IgE無鉸鏈區(qū)（四）結(jié)構(gòu)域（功能區(qū)domain）免疫球蛋白分子中，L鏈和H鏈都可折疊形成數(shù)個球形結(jié)構(gòu)叫結(jié)構(gòu)域，每個結(jié)構(gòu)域有一定的功能又叫功能區(qū)，每個結(jié)構(gòu)域的功能不同，但結(jié)構(gòu)相似，約由110個氨基酸組成，其氨基酸的序列具有相似性或同源性，二級結(jié)構(gòu)是反向平行的β片層，兩個β片層中心有一個鏈內(nèi)二硫鍵垂直連接，形成一個β桶狀或β三明治，此叫免疫球蛋白折疊（Igfolding）。有β桶狀結(jié)構(gòu)的分子統(tǒng)稱為免疫球蛋白超家族。免疫球蛋白分子中，L鏈有兩個結(jié)構(gòu)域（VL、CL）；IgA、IgG、IgD的H鏈有四個結(jié)構(gòu)域（VH、CH1、CH2、CH3）；IgM和IgE有五個結(jié)構(gòu)域（多一個CH4）功能區(qū)的作用有：①VH和VL是結(jié)合抗原的部位；②CH和CL上具有部分同種異型的遺傳標；③IgG的CH2和IgM的CH3具有補體C1q結(jié)合位點，可啟動補體活化經(jīng)典途徑；④IgG可通過胎盤⑤IgG的CH3可結(jié)合細胞表面的FcR⑥IgE的CH2和CH3可與肥大細胞和嗜堿性粒細胞的IgEFc受體結(jié)合。二、其他成分1、J鏈:J鏈是一條多肽鏈，富含半胱氨 酸,由漿細胞合成。2、分泌片:由黏膜上皮細胞合成和分泌，以非共價形式結(jié)合到二聚體上，并一起被分泌到黏膜表面。對分泌型IgA具有保護作用

三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解IgG：得到兩個相同的Fab段和一個Fc段。胃蛋白酶裂解IgG：得到一個具有雙價活性的F（ab’）2段和若干個小分子多肽碎片（pFc’）木瓜蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab′)2Fab

抗體分子的酶切片段第二節(jié)免疫球蛋白的異質(zhì)性一、免疫球蛋白的類型1、類（class）在同一中屬的所有個體內(nèi)Ig重鏈C區(qū)所含抗原表位不同，據(jù)此將重鏈分為γαμδε五種，對應(yīng)的Ig為IgGIgAIgMIgD和IgE五類。2、亞類（subclass）同一類免疫球蛋白其重鏈的抗原性及二硫鍵數(shù)目和位置不同依此將Ig分為亞類。IgG1-4個亞類，IgA1-2個亞類IgM1-2個亞類,IgD和IgE無亞類。3、型（type）Ig輕鏈C區(qū)所含抗原表位不同分為κ鏈和λ鏈，對應(yīng)的κ型和λ型。4、亞型（subtype）同一型的免疫球蛋白，輕鏈C區(qū)N端氨基酸排列的差異分為亞型，λ鏈有4個亞型（λ1、λ2、λ3、λ4）κ型現(xiàn)無亞型二、免疫球蛋白的多樣性（外源因素）：自然界中抗原物質(zhì)的多樣性是構(gòu)成抗體的多樣性的主要因素，是免疫球蛋白多樣性的物質(zhì)基礎(chǔ)。三、免疫球蛋白的血清型（內(nèi)源因素）：根據(jù)免疫球蛋白分子中所含抗原表位的不同，將免疫球蛋白分為三種血清型1、同種型（isotype）2、同種異性（allotype）3、獨特性（idiotype）

同種型（isotype)是指同一種屬所有正常個體Ig分子共同具有的抗原特異性標志，為種屬型標志，同種型決定簇主要存在于Ig恒定（C區(qū)）區(qū)內(nèi)分類：根據(jù)CH上同種型決定簇的不同，將Ig分為IgG、IgM、IgA、IgD、IgE五類亞類：IgG:G1、G2、G3、G4IgA:A1、A2IgM:IgM1和IgM2分型：根據(jù)CL上同種型決定簇的不同：

和型亞型：1、2、3、4FabFcVHCH1CH2CH3VLCL同種型（isotype）同種異型（Allotype)同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標志，為個體性標志，存在于Ig的C區(qū)。(個體遺傳標記)。IgG

鏈的同種異型標志是Gm因子，已發(fā)現(xiàn)Gm1-Gm30.IgA鏈的同種異型標志是Am因子，有A2M1和A2M2兩種。鏈的同種異型標志稱為km因子，有km1、km2、km3、獨特型（idiotype)同一個體的不同B細胞系產(chǎn)生的免疫球蛋白V區(qū)具有不同的免疫原性，叫獨特型，構(gòu)成抗體的特異性獨特標志的叫獨特位（獨特型抗原決定簇）。（存在于V區(qū)的高變區(qū)）,有5-6個獨特位獨特型抗原決定簇、Ig的超變區(qū)和抗原結(jié)合部位立足于同一物質(zhì)結(jié)構(gòu)。是同一物質(zhì)在不同情況下的不同名字獨特型抗原決定簇可刺激機體產(chǎn)生抗獨特型抗體（抗抗體），構(gòu)成獨特性網(wǎng)絡(luò)，參與免疫調(diào)節(jié)。第三節(jié)免疫球蛋白的功能

1、識別和特異性的結(jié)合抗原（是V區(qū)特別是CDR的空間構(gòu)型所決定）Ig單體可結(jié)合兩個抗原表位，為雙價抗體。（1）B細胞膜表面的IgM和IgD是B細胞識別抗原的受體（BCR）（2）抗細菌感染（結(jié)合細菌）（3）中和病毒，中和外毒素（結(jié)合病毒和外毒素）2、激活補體IgM，IgG1~33、調(diào)理作用、4、ADCC作用、5、介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)

6、穿過胎盤7、在黏膜局部起抗感染作用BACKBACK1、IgG于出生后3個月開始合成，3-5歲得到成人水平。2、IgG多為單體，半衰期約為23天，占血清免疫球蛋白總量的75%～80%3、IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通過經(jīng)典途徑激活補體4、單體形式存在于血清和其它體液中，結(jié)構(gòu)式為：（22或22）一、IgG第四節(jié)

五類免疫球蛋白的特性與功能5、穿過胎盤介導(dǎo)新生兒抗感染免疫6、結(jié)合巨噬細胞、中性粒細胞的FCR結(jié)合，起免疫調(diào)理作用7、與NK細胞表面的FCR結(jié)合，發(fā)揮ADCC效應(yīng)8、與金黃色葡萄球菌A蛋白（SPA）結(jié)合，可以純化抗體，也可以用于免疫診斷9、抗感染的主要抗體。抗菌抗體、抗病毒抗體（中和抗體）、抗毒素抗體ImmunoglobulinG(IgG)FabFcVHCH1CH2CH3VLCL二、IgM1五聚體形式存在于血液中，5-10%，mg/ml,結(jié)構(gòu)式為（22）5－J或（22）5－J2分子量最大，不能穿過血管壁和胎盤3個體發(fā)育中合成最早的Ig，臍帶血中IgM增多，提示可能存在宮內(nèi)感染4機體感染后最早出現(xiàn)的Ig是IgM,半衰期短。5天然的血型抗體、類風(fēng)濕因子是IgM。6B細胞表面的抗原受體為IgM單體7結(jié)合和激活補體的能力最強，是5-8價抗體8調(diào)理吞噬和凝集作用比IgG強ImmunoglobulinM(IgM)J-Chain

三、IgA1、分為兩種類型：

血清型IgA：單體存在于血清中，10-15%，結(jié)構(gòu)式為（22）或（22）。分泌型IgA（SIgA):含J鏈和分泌片的二聚體組成，存在于胃腸道和支氣管分泌液、初乳、唾液和淚液中。2、結(jié)構(gòu)式為：（22）2—J－SP或（22）2－J－SP。3、SIgA是參與粘膜局部免疫的主要抗體4、中和毒素、調(diào)理吞噬5、生后4-6個月開始產(chǎn)生，4-12歲達成人水平。6、不能激活補體的經(jīng)典途徑?？杉せ钐娲緩?、不能通過胎盤ImmunoglobulinA(IgA)Monomeric-SerumIgA15-20%ofserumimmunoglobulins2Heavyand2Light2Subclasses(IgA1andIgA2)FoundinserumSecretoryImmunoglobulinA(sIgA)4heavychainsand4lightchains(dimeric)J-ChainandsecretorycomponentThemajorimmunoglobulinofsecretionsNotfoundinserumSecretoryComponentJ-Chain四、IgE1種系進化中最晚出現(xiàn)的Ig，也是血清中含量最低的Ig2單體形式存在，結(jié)構(gòu)式為：22或223結(jié)合肥大細胞和嗜堿性性粒細胞，參與I型超敏反應(yīng)的發(fā)生4結(jié)合嗜酸性粒細胞，有效殺傷寄生蟲ImmunoglobulinE(IgE)2Heavyand2LightchainsMol.Wt.~190,000TraceserumproteinNoteCH4regiononHchainAssociatedwithatopicoranaphylactichypersensitivityMayplayroleinimmunitytohelminthicparasitesCH4五、IgD1、單體形式存在血