第3章 抗體 2課件

第三章抗體第3章抗體2第二節(jié)免疫球蛋白基因

免疫球蛋白是具有與抗原決定簇特異性結(jié)合的大量蛋白分子的總稱，多樣性是免疫球蛋白的重要特點。

抗原的種類極多，免疫球蛋白的多樣性也非常高，數(shù)目可達百萬以上。而人類基因組中的基因總數(shù)不到3萬，與免疫球蛋白的多樣性并不一致。免疫球蛋白的多樣性是其基因發(fā)生重排的結(jié)果。第3章抗體2

抗體結(jié)合抗原的特異性是由重鏈和輕鏈V區(qū)的氨基酸序列決定的，為了產(chǎn)生大量的不同抗體，免疫系統(tǒng)必須產(chǎn)生大量不同的V區(qū)序列。另一方面恒定區(qū)的序列在同一類型的抗體中是相似的，并且對抗原特異生無影響。只有淋巴細胞具有完整的、有功能的編碼抗體的基因，這些抗體基因經(jīng)過一系列高度有序的加工才形成功能基因，其他的細胞并沒有這個過程。第3章抗體2一、免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)

1.免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)的實驗證據(jù)

利根川進應(yīng)用分子雜交技術(shù)證明并克隆出Ig分子V區(qū)和C區(qū)基因。同時應(yīng)用克隆cDNA片段為探針，證明了B細胞在分化發(fā)育過程中編碼Ig基因結(jié)構(gòu)，闡明了Ig抗原結(jié)合部位多樣性的起源，以及遺傳和體細胞突變在抗體多樣性形成中的作用。1987年獲得諾貝爾醫(yī)學獎。第3章抗體2第3章抗體2

編碼人和小鼠輕重鏈的Ig基因分別位于不同的染色體上，總體分為編碼V區(qū)和C區(qū)的兩大部分。重鏈的胚系基因中有許多基因片段(genesegment)。包括：眾多的V基因片段(variablesegment)，多個D基因片段(diversitysegment)和幾個J基因片段(joiningsegment)。第3章抗體2CmCd

CgCe

CaV1

V2V3VnD1D2

D3DnJ1J2J3J4V區(qū)基因C區(qū)基因V基因片斷D基因片斷J基因片斷IgH基因簇：包括V、D、J、C

基因片段。κ基因簇：包括V、J、C

基因片段。λ基因簇：包括V、J、C

基因片段。免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)胚系基因結(jié)構(gòu)：三個基因簇，四種基因片段。人Ig重鏈胚系基因結(jié)構(gòu)第3章抗體2

抗體編碼基因的染色體定位肽鏈所在染色體 基因片段及排列人小鼠

22q11.216 Vn－(J－C)n

2p11-126C2 Vn－Jn－CH 14q32.312F1 Vn－Dn－Jn－Cn

抗體的胚系基因（germlinegenes）

重鏈：L,V,D,J,C基因片段

輕鏈：

L,V,J,C基因片段第3章抗體2第3章抗體2基因重排：免疫球蛋白胚系基因狀態(tài)下的V、（D）、J基因片段成簇存在，要編碼完整的功能性的Ig多肽鏈必須在這些成簇存在的基因簇中選擇某些基因片段進行重新組合，這一過程稱為基因重排。在V、D、J、C基因群中各選擇一個基因片段，組成單個Ig的編碼基因，進而轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生功能性Ig。二、免疫球蛋白基因的重排與表達調(diào)控第3章抗體21.胚系基因2.基因重排3.重排的基因4.RNA轉(zhuǎn)錄本5.mRNA剪切6.成熟mRNA7.IgM前體多肽V1

V2V3Vn

D1D2

D3Dn

J1J2J3J4Cm

Cd

CgCe

CaV1

V2D2

J3J4CmCd

CgCe

CaV1V2D2J3J4CmCdCgCe

CaV2D2J3J4CmCdV2D2J3CmCdJ4LVHCmV2D2J3Cm第3章抗體2第3章抗體2第3章抗體2三、抗體多樣性的形成1.胚胎細胞的V-J或V-D-J重排

胚系免疫球蛋白基因在B細胞發(fā)育分化過程的重排是抗體多樣性的主要來源。第3章抗體2人Ig多樣性產(chǎn)生的機制多樣性機制Hλκ

胚系基因數(shù)（功能性）

V 65 3040 D 27 00 J 6 4 5 組合多樣性 1.1×104 1.2×102 2×102

總計11000×

(120+200)=3×106連接多樣性 共～100 核苷酸插入300 //體細胞突變+ + + 第3章抗體2

Ig多樣性數(shù)目Ig的V區(qū)基因組合數(shù) 3.4

106連接多樣性 100核苷酸插入多樣性 300Ig的多樣性總計約 1010～1011

第3章抗體22.體細胞突變

B細胞發(fā)育和成熟過程中，胚系免疫球蛋白基因經(jīng)過重排，形成完整的有功能的基因。V區(qū)基因在重排后仍可發(fā)生改變，這種改變是由體細胞突變產(chǎn)生的。體細胞突變發(fā)生在初次免疫應(yīng)答的后期和再次免疫應(yīng)答。成熟B細胞在受到抗原刺激后，在生發(fā)中心發(fā)生體細胞突變。由于免疫球蛋白基因的突變頻率比正常細胞中其他基因突變頻率高106倍，也稱為體細胞高頻突變。第3章抗體2

經(jīng)過類別轉(zhuǎn)換之后抗體的親和力增高（親和力成熟）。

成熟B細胞在識別抗原后分化成為漿細胞，其中一部分漿細胞分泌IgM類抗體，其余的須進行第二次基因重排。

第二次基因重排時V區(qū)的突變頻率高，稱為體細胞超突變（高頻突變），并發(fā)生類別轉(zhuǎn)換，使分泌抗體的類別由IgM轉(zhuǎn)換成IgG、IgA或IgE。第3章抗體2

體細胞突變多發(fā)生在Ig的CDR區(qū)，體細胞突變是隨機的，突變后的B細胞受抗原選擇，親和力降低的B細胞克隆凋亡，親和力增高的B細胞克隆存活。抗原選擇的結(jié)果是抗體總體的親和力提高。這種通過體細胞突變使抗體親和力普遍提高的現(xiàn)象稱為親和力成熟。第3章抗體2第三節(jié)免疫球蛋白的合成與分泌

抗原刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，抗體的產(chǎn)生過程即為特異性體液免疫應(yīng)答。分泌抗體的漿細胞來源于B淋巴細胞，抗原只作為淋巴細胞克隆的選擇因子，刺激相應(yīng)B淋巴細胞分化增殖成為抗體分泌漿細胞和記憶細胞。大多數(shù)抗體的產(chǎn)生需要其他細胞及其分泌的細胞因子的輔助。第3章抗體2一、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

抗原初次侵入機體所誘導的特異性免疫應(yīng)答稱為初次免疫應(yīng)答。相同抗原再次侵入機體，記憶性免疫細胞可迅速、高效、特異地產(chǎn)生應(yīng)答，稱為再次免疫應(yīng)答。第3章抗體21.初次免疫應(yīng)答潛伏期，對數(shù)期，平臺期，下降期（1）潛伏期(誘導期)長(約7～10天)

（2）抗體的種類以IgM為主（3）抗體親和力低（4）維持時間短（5）總抗體水平低第3章抗體2

2.再次免疫應(yīng)答（1）潛伏期短（約2～3天）（2）抗體的種類以IgG為主（3）抗體親和力比初次應(yīng)答明顯增強（4）維持時間長（5）總抗體水平高第3章抗體2ABCDE

初次與再次體液免疫應(yīng)答抗C抗體抗C抗體Bm細胞Bm細胞血清抗體濃度天數(shù)針對抗原C的初次體液免疫應(yīng)答針對抗原B的初次應(yīng)答抗原C免疫抗原C抗原B免疫針對抗原C的再次體液免疫應(yīng)答第3章抗體2第3章抗體2第3章抗體22.TD和TI抗原的免疫應(yīng)答胸腺依賴性抗原(TD-Ag)：

需要在T細胞輔助下才能誘導產(chǎn)生抗體。大多數(shù)天然抗原，由蛋白質(zhì)組成，相對分子量大。能夠引起體液免疫、細胞免疫；可發(fā)生Ig類轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生各類抗體（IgM,IgG，IgA,IgE）產(chǎn)生抗體以IgG為主；有免疫記憶。

第3章抗體2

胸腺非依賴性抗原(TI-Ag)：不需要T細胞輔助就能直接誘導B細胞產(chǎn)生抗體。細菌脂多糖、肺炎球菌莢膜多糖、多聚鞭毛素等。不能產(chǎn)生細胞免疫；只產(chǎn)生IgM類抗體，無Ig類轉(zhuǎn)換；無免疫記憶。第3章抗體2TI抗原刺激B細胞活化——直接作用TD抗原刺激B細胞活化——需兩種信號第一信號（抗原刺激信號）第二信號（Th細胞信號）

Th細胞-B細胞間接觸作用

Th細胞分泌細胞因子

B細胞介導的免疫應(yīng)答絕大多數(shù)是由TD抗原引起，B細胞識別TD抗原后的活化和增殖需要特異性Th細胞的輔助。第3章抗體2第3章抗體2

B細胞和T細胞分別識別同一抗原分子中兩種不同的抗原表位。

B細胞的激活需要Th細胞輔助刺激分子的輔助，而Th細胞可被B細胞或其他APC遞呈的抗原與輔助刺激分子激活。

Th細胞不僅為B細胞提供第二活化信號，還分泌多種細胞因子輔助B細胞活化。第3章抗體23.抗體形成中抗體種類的轉(zhuǎn)換機制

Ig類別轉(zhuǎn)換:B細胞在生發(fā)中心發(fā)育過程中，表達的Ig分子可從IgM轉(zhuǎn)換為IgG、IgA、IgE，稱為類別轉(zhuǎn)換。機制：轉(zhuǎn)換重組，即VDJ基因片段與下游的另一個C基因重組。特點：IgFab不變，抗體特異性不變。意義：IgFc的改變使抗體效應(yīng)機制發(fā)生變化，以適應(yīng)消滅抗原的需要。

第3章抗體2Ig類別轉(zhuǎn)換第3章抗體2Ig類轉(zhuǎn)換第3章抗體24.影響體液免疫應(yīng)答的因素

不同種類的抗原和免疫途徑導致應(yīng)答的方式與特點發(fā)生改變，免疫應(yīng)答過程受細胞因子的調(diào)控，因此，不同種類細胞因子或其相對比例不同對B細胞的作用也不一樣。

Th1可以分泌IL-2，IFN；可以誘導細胞免疫和遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)；刺激B細胞發(fā)生類型轉(zhuǎn)換，主要產(chǎn)生Ig2α，調(diào)理MΦ。Th2可以分泌IL-4,5,10,13，刺激IgE和IgG1或IgG4產(chǎn)生，參與其他細胞如肥大細胞和嗜酸性粒細胞介導的免疫反應(yīng)。第3章抗體2二、免疫球蛋白的表達、裝配與分配

1.免疫球蛋白mRNA

hnRNA需要polA尾巴和加帽結(jié)構(gòu)，DNA重排后的內(nèi)含子需要在拼接中除去。RNA拼接方式的不同，產(chǎn)生的mRNA也不同。2.膜結(jié)合型和分泌型免疫球蛋白的表達

第3章抗體2第3章抗體2第3章抗體2Membrane-boundvs.SecretedFigure2.23第3章抗體2Figure2-18V(D)JrecombinationisinitiatedbytheRecombinaseActivatorGeneProducts,RAG1andRAG2(foundonlyindevelopinglymphocytes)第3章抗體23.B細胞發(fā)育與抗體形成

B細胞在骨髓內(nèi)產(chǎn)生并成熟，其成熟過程可分為骨髓內(nèi)和骨髓外兩個階段。骨髓內(nèi)成熟過程中不接觸外來抗原，發(fā)生的變化是Ig基因重排、膜Ig的表達和具有自身反應(yīng)性受體的B細胞的清除。骨髓內(nèi)成熟B細胞離開骨髓進入外周免疫器官并通過血液和淋巴系統(tǒng)在全身淋巴組