《生物制藥》PPT課件.ppt

1、CHAPTER 3 免疫球蛋白,抗體（Antibody, Ab) 是由B細(xì)胞識(shí)別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一類能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，具有免疫功能的球蛋白。 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，亦稱球蛋白。 分泌型：存在于體液中，具有抗體的各種功能 膜型：B細(xì)胞膜上的抗原受體 Ab=Ig,IgAb；Ab是功能描述，Ig是化學(xué)結(jié)構(gòu)描述；,第一節(jié) 概念,與抗體有關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972,Gerald Edelman 1929 - Nobel Prize

2、in 1972,Susumu Tonegama Nobel Prize 1987,第二節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu),一 免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu),IgG, IgD, IgE 為單體分子,CL,CL,CH1,VL,VL,VH,VH,CH2,CH3,C端,N端,恒定區(qū),可變區(qū),FC 段,Fab段,鉸鏈區(qū),補(bǔ)體結(jié)合,Fc受體結(jié)合,抗原結(jié)合部位,1、重鏈和輕鏈 Ig的兩條長(zhǎng)鏈稱為重鏈（Heavy chain, H鏈） 重鏈可分為、鏈 Ig的兩條短鏈稱為輕鏈（Light chain, L鏈） 可分為、型。每個(gè)Ig分子的兩條輕鏈完全相同。,IgM IgG IgA IgD IgE,2、可變區(qū)和恒定區(qū) （1) 可變區(qū)（v

3、ariable region, V區(qū)) ） N端重鏈1/4和輕鏈1/2 組成，AA的種類、排列順序與構(gòu)型變化很大。 VL區(qū)存在3個(gè)超變區(qū)（hypervariable region, HVR13) VH有4個(gè)超變區(qū) 超變區(qū)共同組成Ig 的抗原識(shí)別部位，形成與抗原決定基 互補(bǔ)的表位。超變區(qū)也稱互補(bǔ)決定區(qū)（complementarity- determining region, CD13)。 4個(gè)骨架區(qū)（framework region, FR14). AA替換頻率較低 的的部分。 （2）恒定區(qū)：C端重鏈3/4和輕鏈1/2 組成，AA的種類、排列 順序及構(gòu)型相對(duì)穩(wěn)定,（二）免疫球蛋白的功能區(qū),IgG

4、, IgA, IgD: L chain: VL, CL H chain:VH, CH1, CH2, CH3 IgM, IgE: L chain: VL, CL H chain:VH, CH1, CH2, CH3, CH4,功能區(qū)的作用 VL, VH: 超變區(qū)，互補(bǔ)決定區(qū)（CDR): 與抗原特異 性結(jié)合部位 CL， CH1: 同種異型的遺傳標(biāo)記 CH2, CH3(IgM): 補(bǔ)體C1q結(jié)合點(diǎn)，激活補(bǔ)體 IgG CH2: 通過(guò)胎盤 IgG CH3:與單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、 NK細(xì)胞、B細(xì)胞表面的FcR結(jié)合。 IgE CH2和CH3：與肥大細(xì)胞和嗜堿性性粒細(xì)胞 表面的IgE Fc結(jié)合 鉸鏈

5、區(qū)：適于V區(qū)同抗原的結(jié)合。含大量脯氨酸，富有彈性和伸展性，能使Ab與不同距離的抗原決定簇結(jié)合，也利于暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)。,三、Ig的J鏈和分泌片 （一）連接鏈（J鏈） 由漿細(xì)胞合成的一種糖蛋白。 IgA和IgM含有J鏈 可穩(wěn)定Ig多聚體的成份 （二）分泌片 是分泌型IgA(sIgA）的一個(gè)輔助成分，由 粘膜上皮細(xì)胞合成和分泌。 保護(hù)sIgA的鉸鏈區(qū)免受蛋白酶的水解破壞 介導(dǎo)IgA二聚體的轉(zhuǎn)運(yùn),J 鏈,分泌片,sIgA,四 Ig的酶解片斷,1 木瓜蛋白酶 2個(gè)Fab 段結(jié)合抗原 1個(gè)Fc段 結(jié)合細(xì)胞 2 胃蛋白酶 F(ab)2段:雙價(jià)抗體活性 pFc段： 無(wú)生物學(xué)活性,第三節(jié)免疫球蛋白的生物學(xué)活性

6、,一 特異結(jié)合相應(yīng)抗原 IgG：二價(jià) IgM： 五價(jià) sIgA： 四價(jià) Ig與Ag的結(jié)合具有高度特異性，必需是超變區(qū)與抗原的空間構(gòu)象完全吻合。 與抗原結(jié)合后，可介導(dǎo)體內(nèi)的多種生理和病理效應(yīng)（中和病毒、毒素，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)），體外可產(chǎn)生凝集、沉淀現(xiàn)象用于檢測(cè)等,二者的結(jié)合主要依靠靜電引力、氫鍵、范德華力等，需要合適的溫度、pH、離子強(qiáng)度以及完整的抗體，這種結(jié)合是可逆的。,二 激活補(bǔ)體 當(dāng)IgG1-3和IgM類抗體與抗原特異性結(jié)合后，其構(gòu)型發(fā)生改變，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能域的補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)補(bǔ)體經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體。,三、結(jié)合Fc受體 主要通過(guò)IgG/IgE的CH3/CH4功能域與位于

7、不同細(xì)胞上的FcR/FcR結(jié)合，介導(dǎo)不同的生物學(xué)效應(yīng)： 1)與單核巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞上的FcR結(jié)合 介導(dǎo)調(diào)理吞噬作用； 2)與肥大和嗜堿性粒細(xì)胞上的FcR結(jié)合介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)； 3)靶細(xì)胞上的抗原決定簇結(jié)合IgG的Fab段，而抗體的Fc段與NK細(xì)胞上的FcR結(jié)合，發(fā)揮抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（Ab dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）。,四、穿過(guò)胎盤 IgG所獨(dú)有，是嬰兒獲得天然被動(dòng)免疫的主要原因，主要借助胎盤滋養(yǎng)層細(xì)胞表面的FcR進(jìn)行的。 五、免疫調(diào)節(jié) 高濃度的抗體通過(guò)封閉抗原、低濃度IgG抗體與相應(yīng)的抗原結(jié)合，以及高濃度抗獨(dú)特型抗體都

8、能對(duì)免疫應(yīng)答產(chǎn)生負(fù)調(diào)節(jié)作用。也可通過(guò)獨(dú)特型與抗獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)參與機(jī)體的正、負(fù)免疫調(diào)節(jié)作用。,第四節(jié) 免疫球蛋白的血清型,將Ig作為抗原在異種、同種異體或自身體內(nèi)進(jìn)行免疫，均能誘導(dǎo)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，這些抗體可用血清學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)，因此稱為Ig的血清型,一、同種型（isotype) 是指同一種屬所有正常個(gè)體Ig分子共同具有的抗原特異性標(biāo)志。同種型決定簇主要存在于Ig恒定區(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、 G4 IgA: A1、 A2 IgM: IgM1和IgM2 分型 根據(jù)CL上同

9、種型決定簇的不同：和型 亞型 1、2、3、4,二、 同種異型（Allotype),同一種屬不同個(gè)體所產(chǎn)生的同一類型Ig的遺傳標(biāo)記不同，而表現(xiàn)的抗原性差異。 IgG 鏈的同種異型標(biāo)志是Gm因子，已發(fā)現(xiàn)Gm1-Gm30. IgA 鏈的同種異型標(biāo)志是Am因子，有A2M1和A2M2兩種。 鏈的同種異型標(biāo)志稱為km因子，有km1、km2、km3、,三、 獨(dú)特型（idiotype),免疫球蛋白V區(qū)所具有的抗原特異性標(biāo)志 獨(dú)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(dú)特型抗原決定簇可刺激機(jī)體產(chǎn)生抗獨(dú)特型抗體（抗抗體），參與免疫調(diào)節(jié),第五節(jié) 各類免疫球蛋白

10、的特性及功能,一、IgG 1 單體形式存在于血清和其它體液中，結(jié)構(gòu)式位22或22 2 血清中含量最高，占血清Ig總量的3/4，半衰期最長(zhǎng) 3 結(jié)合補(bǔ)體，激活補(bǔ)體的傳統(tǒng)途徑 4 穿過(guò)胎盤 介導(dǎo)新生兒抗感染免疫 5 結(jié)合巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞，參與調(diào)理吞噬和ADCC效應(yīng) 6 與葡萄球菌A蛋白（SPA）結(jié)合，可以純化抗體，也可以用于免疫診斷 7 抗感染的主要抗體?？咕贵w、抗病毒抗體、抗毒素抗體,二 IgM,特點(diǎn)： 1 五聚體形式存在于血液中，結(jié)構(gòu)式為（22）5J 或（ 22）5J 2 分子量最大，不能穿過(guò)血管壁和胎盤 3 個(gè)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

11、 4 機(jī)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。 6 B細(xì)胞表面的抗原受體為IgM單體 7 結(jié)合和激活補(bǔ)體的能力最強(qiáng) 8 調(diào)理吞噬和凝集作用比IgG強(qiáng),三 IgA,特點(diǎn) 1 分為兩種類型： 血清型IgA：?jiǎn)误w存在于血清中 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。 結(jié)構(gòu)式為：（22）JSP或（22）JSP 2 SIgA是參與粘膜局部免疫的主要抗體 3 中和毒素、調(diào)理吞噬,四、 IgE,特點(diǎn)： 1 種系進(jìn)化中最晚出現(xiàn)的Ig，也是血清中含量最 低的Ig 2 單體形式存在，結(jié)構(gòu)式為：22或

12、22 3 結(jié)合肥大細(xì)胞和嗜堿性性粒細(xì)胞，參與I型超敏 反應(yīng)的發(fā)生 4 結(jié)合嗜酸性粒細(xì)胞，有效殺傷寄生蟲,五 IgD,特點(diǎn)： 單體形式存在血清中，含量低，僅占血清總Ig的1%； 2 分子結(jié)構(gòu)類似于IgG，但不能通過(guò)胎盤，也不能激活補(bǔ)體； 結(jié)構(gòu)式為22或22 4 表達(dá)在B細(xì)胞膜上的smIgD是成熟B細(xì)胞的重要標(biāo)志，參與B細(xì)胞的活化、增殖和分化； 5 血清中的IgD功能不清,第六節(jié) 單克隆抗體和多克隆抗體,多克隆抗體 用抗原免疫動(dòng)物后獲得的免疫血清（抗血清） 由不同克隆的B細(xì)胞針對(duì)不同抗原決定簇 所產(chǎn)生。,二、 單克隆抗體,概念： 一個(gè)B細(xì)胞針對(duì)一個(gè)抗原決定簇所產(chǎn)生的一種特異性抗體，稱為單克隆抗體

13、特點(diǎn)： 高特異性、高均一性 應(yīng)用： 廣泛,Georeges Kohler 1946-,Cesar Milste Nobel Prize in 1984,三、單克隆和多克隆抗體的比較和用途,特異性,敏感性,均一性,McAb,PcAb,低,差,無(wú),高,強(qiáng),有,1、用于免疫學(xué)檢測(cè)，輔助臨床診斷,2、McAb用于親和層析，分離微量可溶性抗原,3、標(biāo)記的McAb用于基礎(chǔ)研究，了解細(xì)胞分化等,4、制備生物導(dǎo)彈用于腫瘤、移植等的臨床治療。,第七節(jié) Ig的異常,一 多克隆高Ig血癥 常見(jiàn)于自身免疫病 二 低（無(wú)）免疫球蛋白血癥 先天性Bruton丙種球蛋白缺乏癥 繼發(fā)性Ig缺乏癥,三 單克隆Ig血癥,1 多發(fā)性骨髓瘤 一種漿細(xì)胞惡性增生性疾病 表現(xiàn)為某一類型的Ig異常增多，IgG最多 Bence-Jones蛋白（本周蛋白）：尿中檢測(cè)的一種凝溶蛋白， 是Ig游離的輕鏈 2 巨球蛋白血癥 產(chǎn)生IgM的漿細(xì)胞惡性增生所致,第八節(jié) 免疫球蛋白的基因及其表達(dá),B細(xì)胞中有H、和 鏈3個(gè)編碼Ig基因的連鎖群，每個(gè)基因庫(kù)中又有許多彼此連鎖的(V、C）基因，以及若干連接（J）基因和多樣性（D）基因，這些基因經(jīng)過(guò)重排后進(jìn)行表達(dá)，不同的基因重排和表達(dá)