第三章 山東師范大學(xué)-B細(xì)胞和抗體

第三章B細(xì)胞和抗體山東師范大學(xué)生命科學(xué)院

楊桂文正常人血清電流泳分離圖免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）是指具有抗體活性的或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白?？贵w（antibody,Ab）是機(jī)體免疫細(xì)胞被抗原激活后，由分化成熟的終未B細(xì)胞——漿細(xì)胞合成分泌的一類能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合的具有免疫功能的球蛋白。免疫球蛋白可以看作是化學(xué)結(jié)構(gòu)上的概念，而抗體則是生物學(xué)功能上的概念。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)免疫球蛋白分子是由兩條相同的重鏈（heavychain，H鏈）和兩條相同的輕鏈（lightchain，L鏈）通過鏈間二硫鍵連接而成的四肽鏈結(jié)構(gòu)。位于上端的兩個(gè)臂由易彎曲的鉸鏈區(qū)（hingeregion）連接到主干上形成一個(gè)“Y”形分子，稱為Ig分子的單體，是構(gòu)成免疫球蛋白分子的基本單位。免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)

1.重鏈（heavychain，H鏈）

IgG重鏈相對分子質(zhì)量較大,約為50KD，由440個(gè)氨基酸殘基組成。其中近氨基端（N端）1/4區(qū)域因氨基酸組成及排列順序多變，稱為重鏈可變區(qū)（variableregionofheavychain，VH區(qū)）；該區(qū)內(nèi)第29～31、49～58、95～102位置上的氨基酸具有更大的變異性，所以將這些部位稱為超變區(qū)（hypervariableregion，HV區(qū)）。在重鏈可變區(qū)中非HV區(qū)部位的氨基酸組成和排列順序相對恒定保守，稱為骨架區(qū)（frameworkregion）。重鏈?zhǔn)Ｓ?/4區(qū)域因氨基酸組成和排列順序相對恒定保守，稱重鏈恒定區(qū)（constantregionofheavychain，CH區(qū)）。2.輕鏈輕鏈（lightchain,L鏈）相對分子質(zhì)量較小，約25KD，由214個(gè)氨基酸組成。其中近氨基端1/2區(qū)域因氨基酸組成及排列順序多變，稱為輕鏈可變區(qū)（variableregionoflightchain,VL區(qū)）；該區(qū)內(nèi)第28～34、49～56、91～98位置上的氨基酸具有更大變異性，故將這些部位稱為超變區(qū)。輕鏈?zhǔn)Ｓ?/2區(qū)域因氨基酸級成及排列順充相對穩(wěn)定，故稱輕鏈恒定區(qū)（constantregionoflightchain,CL區(qū)）。Ig重鏈恒定區(qū)由于氨基酸的組成和排列順序的差異，故其抗原性也不相同。據(jù)此，可將Ig分為五類，或稱為免疫球蛋白的同種型（isotype），即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，其相應(yīng)的重鏈分別為μ鏈、δ鏈、γ鏈、α鏈和ε鏈。

根據(jù)L鏈抗原性的不同，可分為兩型，即κ(kappa)型和λ(lambda)型。一個(gè)天然Ig分子上兩條L鏈的型別總是相同的。五類Ig中每類Ig都可以有κ鏈或λ鏈，兩型輕鏈的功能無差異。二、免疫球蛋白的功能區(qū)三、免疫球蛋白的水解片段第二節(jié)免疫球蛋白的血清型一、同種型同種型（isotype）是指同一種屬所有正常個(gè)體免疫球蛋白（Ig）分子共同具有的抗原特異性標(biāo)志。根據(jù)免疫球蛋白重鏈恒定區(qū)（CH區(qū)）肽鏈抗原特異性的不同，可將人免疫球蛋白分為五類：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE（）（）（）（）（）同一類免疫球蛋白，因其重鏈恒定區(qū)內(nèi)肽鏈抗原特異性仍有某些差異，所以又可將它們分為若干亞類：IgG：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4IgA：IgA1、IgA2IgM：IgM1、IgM2IgD:IgE:根據(jù)免疫球蛋白輕鏈恒定區(qū)肽鏈抗原特異性的不同，可分為、兩型。

每個(gè)Ig分子中的兩條輕鏈都是相同的，在一個(gè)Ig單體分子上不可能同時(shí)出現(xiàn)、型兩種輕鏈。二、同種異型同種異型（allotype）是指同一種屬不同個(gè)體所產(chǎn)生的同一類型Ig由于重鏈或輕鏈恒定區(qū)內(nèi)一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸不同（即遺傳標(biāo)志不同）而表現(xiàn)的抗原性差異。三、獨(dú)特型獨(dú)特型（idotype）是指不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子V區(qū)和T、B細(xì)胞表面抗原（識(shí)別）受體V區(qū)所具有的抗原特異性標(biāo)志。第三節(jié)免疫球蛋白的基因及其表達(dá)一、免疫球蛋白的基因庫人類免疫球蛋白的基因庫組成及定位14號染色體2號染色體22號染色體二、輕鏈（

）基因的重組與表達(dá)輕鏈（

）基因的重組與表達(dá)Ig重鏈基因的重組與表達(dá)二、重鏈基因的重組與表達(dá)三、抗體多樣性的產(chǎn)生等位排斥（allelicexclusion）是指B細(xì)胞中位于一對染色體上的輕鏈或重鏈基因，其中只有一條染色體上的基因得到表達(dá)，這樣對遺傳上是雜合子的個(gè)體來說，也同樣保證了一個(gè)B細(xì)胞只表達(dá)一種輕鏈和一種重鏈，也即只表達(dá)一種特異抗原受體。同種型排斥（isotypeexclusion）是指兩種輕鏈之間的排斥，輕鏈有κ鏈和λ鏈，但一個(gè)BCR和Ig分子只能表達(dá)其中的一種，或是κ鏈，或是λ鏈。抗體基因表達(dá)的特點(diǎn)第四節(jié)B細(xì)胞對抗原的識(shí)別與激活一、TD抗原對B細(xì)胞的激活B細(xì)胞活化的雙信號二、TI抗原對B細(xì)胞的激活三、類別轉(zhuǎn)換在抗體應(yīng)答過程中，抗原激活B細(xì)胞后，膜上表達(dá)和分泌的Ig類別會(huì)從IgM轉(zhuǎn)換成IgG、IgA、IgE等其他類別或亞類的Ig，這種現(xiàn)象就稱為類別轉(zhuǎn)換（classswitch）或同種型轉(zhuǎn)換（isotypeswitch）。既然抗體的特異性是由其可變區(qū)決定，那么大自然為什么還要允許B細(xì)胞轉(zhuǎn)換它們產(chǎn)生的抗體類型？四、體細(xì)胞高突變

通常，在人體細(xì)胞中，DNA整體突變率是相當(dāng)?shù)偷?，在每個(gè)DNA復(fù)制周期中，每1億個(gè)堿基中大約僅有一個(gè)會(huì)發(fā)生突變。然而，在B細(xì)胞染色體V、D、J基因片段區(qū)域會(huì)發(fā)生相當(dāng)高的突變，大約每1千個(gè)堿基就有一個(gè)發(fā)變突變，是正常突變的發(fā)生變的百萬倍以上。我們稱這種突變?yōu)椤绑w細(xì)胞高突變”，發(fā)生于V、D、J基因片段選擇重排后，通常是在類型轉(zhuǎn)換后發(fā)。高突變導(dǎo)致什么樣的結(jié)果？五、抗體產(chǎn)生的一般規(guī)律個(gè)體發(fā)育中Ig產(chǎn)生的規(guī)律初次免疫應(yīng)答和再次免疫應(yīng)答的規(guī)律初次免疫應(yīng)答與再次免疫應(yīng)答的特性比較再次應(yīng)答的機(jī)制：再次應(yīng)答的潛伏期之所以縮短是因?yàn)椋海粒洃浖?xì)胞的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初始細(xì)胞，接觸抗原的機(jī)會(huì)增大；B．記憶細(xì)胞已經(jīng)致敏；C．記憶T細(xì)胞表達(dá)高水平的黏附分子，比未致敏細(xì)胞更容易被APC激活。再次應(yīng)答產(chǎn)生的抗體水平高，并且抗體持續(xù)的時(shí)間也比初次應(yīng)答長，這同樣是因?yàn)榭乖禺愋杂洃浖?xì)胞的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于抗特異性未致敏細(xì)胞。另外，再次應(yīng)答主要產(chǎn)生IgG，其半衰期也與之相關(guān)。記憶B細(xì)胞已經(jīng)經(jīng)過親和力成熟，所以產(chǎn)生的抗體的親和力比初次應(yīng)答的高。記憶細(xì)胞中Ig基因已經(jīng)經(jīng)過同種型轉(zhuǎn)換重排，所以產(chǎn)生適合于消滅某種病原體的同種型抗體。第五節(jié)免疫球蛋白超家族

免疫球蛋白超家族（immunoglobulinsuperfamily,IgSF）是指一系列在氨基酸組成和結(jié)構(gòu)上與免疫球蛋白可變區(qū)（V區(qū)）或恒定區(qū)（C區(qū)）有較高同源性的蛋白質(zhì)