课件第4章 抗体

第四章 免疫球蛋白 Chapter 4 Immunoglobulin n n 抗原（抗原（antigenantigen）指可被）指可被T T、B B淋巴细胞识淋巴细胞识 别，并启动特异性免疫应答的物质别，并启动特异性免疫应答的物质; ;在体内在体内 外与其诱生的抗体、效应细胞都可以发生外与其诱生的抗体、效应细胞都可以发生 特异性反应的物质。特异性反应的物质。 Ag B细胞 复习复习复习复习复习复习 1. 1.免疫球蛋白概述免疫球蛋白概述； 2.2.免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的结构； 3.3.抗体异质性；抗体异质性； 4.4.免疫球蛋白的生物学特性；免疫球蛋白的生物学特性； 5.5.人工制备抗体。人工制备抗体。 授课提纲 免疫球蛋白和抗体的概念免疫球蛋白和抗体的概念 抗体（抗体（antibody,Abantibody,Ab）是介导体液免疫的重要效应分）是介导体液免疫的重要效应分 子，子，B B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产 生的糖蛋白。生的糖蛋白。 免疫球蛋白免疫球蛋白( (immunoglobulin,Igimmunoglobulin,Ig) ) 膜型膜型(membrane (membrane Ig,mIgIg,mIg) )和分泌型和分泌型(secreted (secreted Ig,sIgIg,sIg) ) 免疫球蛋白就是抗体免疫球蛋白就是抗体 抗血清抗血清 免疫球蛋白概述免疫球蛋白概述免疫球蛋白概述免疫球蛋白概述 B cell 1. 1.免疫球蛋白概述；免疫球蛋白概述； 2.2.免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构； 3.3.抗体异质性；抗体异质性； 4.4.免疫球蛋白的生物学特性；免疫球蛋白的生物学特性； 5.5.人工制备抗体。人工制备抗体。 授课提纲 基本结构 IgIg是由两条相同的重是由两条相同的重 链和两条相同的轻链和两条相同的轻 链通过二硫键连接链通过二硫键连接 而成的而成的4 4肽链分子，肽链分子， 称为称为IgIg的基本结构的基本结构 。 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 （一）重链和轻链 轻链由大约由大约210210个氨基酸组成；分为个氨基酸组成；分为和和两两 种；种； 重链含含450450550550个氨基酸；分为个氨基酸；分为、 、五种。五种。 根据重链的不同类别，将免疫球蛋白分为根据重链的不同类别，将免疫球蛋白分为IgMIgM 、 IgGIgG、 IgDIgD、IgAIgA和和IgE5IgE5类或同种型类或同种型; ;根据轻根据轻 链的不同类别链的不同类别, ,将免疫球蛋白分为将免疫球蛋白分为2 2型型 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 ( (二二) )可变区和恒定区可变区和恒定区 n n 可变区指轻链和重链中氨基酸序列变化较大的区域可变区指轻链和重链中氨基酸序列变化较大的区域 （V V区区）。）。 n n V V区位于区位于IgIg分子的分子的N N端，占轻链的端，占轻链的1/21/2和重链的和重链的1/41/4 或或1/51/5。 n n 不同的抗体不同的抗体, ,其其V V区氨基酸的组成和排列可有较大变区氨基酸的组成和排列可有较大变 异，这种变异决定了抗体与抗原结合的特异性。异，这种变异决定了抗体与抗原结合的特异性。 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 n n 恒定区是指免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列较恒定区是指免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸序列较 保守的区域（保守的区域（C C区区）。）。 n n C C区位于区位于IgIg分子的分子的C C端，占轻链的端，占轻链的1/21/2和重链的和重链的3/43/4或或 4/54/5； n n 氨基酸组成和排列比较恒定。氨基酸组成和排列比较恒定。 n n 补体结合位点（补体结合位点（ IgGIgG - CH2 - CH2 ； IgMIgM - CH3 - CH3 ）；）；FcRFcR 结合位点（结合位点（ IgGIgG - CH3 - CH3 ；IgEIgE -CH3 -CH3 ）；）； 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 n高变区(hypervariable region，HVR)； n高变区即是抗体与抗原表位特异性结合的位置，又 称为互补决定区(complementarity-determining region,CDR)； n在V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守， 称为骨架区(framework region，FR)； nVL和VH中各含有3个CDR区. 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 CDRCDR区区 ( (三三) )铰链区铰链区( (hinge regionhinge region) ) n n 铰链区位于铰链区位于CH1CH1与与CH2CH2之之 间，易被木瓜蛋白酶、胃蛋间，易被木瓜蛋白酶、胃蛋 白酶等水解。白酶等水解。 n n IgDIgD的铰链区较长，的铰链区较长，IgMIgM和和 IgEIgE无铰链区。无铰链区。 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 铰链区含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯 曲，有利于两臂同时结合抗原表位。 ( (四四) )功能区或结构域功能区或结构域 n n IgIg分子的两条重链和两条轻链都可折叠为分子的两条重链和两条轻链都可折叠为 数个环形结构域，每个结构域一般具有独数个环形结构域，每个结构域一般具有独 特的功能，称为功能区特的功能，称为功能区(domain)(domain)。 n n IgIg折叠（折叠（IgIg的特征样结构）的特征样结构） n n 免疫球蛋白超家族免疫球蛋白超家族 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 Ig折叠 Ig的特征 样结构 其他成份 n n J J链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆 细胞合成，主要将单体细胞合成，主要将单体IgIg分子连接为分子连接为多聚多聚 体体。 n n 分泌片（分泌片（SPSP）由黏膜上皮细胞合成和分泌）由黏膜上皮细胞合成和分泌 ，以非共价形式结合到二聚体上，并一起，以非共价形式结合到二聚体上，并一起 被分泌到黏膜表面。对分泌型被分泌到黏膜表面。对分泌型IgAIgA（SIgASIgA ）具有保护作用）具有保护作用。 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 IgMIgM五聚 体 IgAIgA二聚 体 水解片断 n n 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶( (papainpapain) )： 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 n n 酶解后得到两个相同的酶解后得到两个相同的FabFab段段( (抗原结合段抗原结合段 ) )和一个和一个FcFc段段( (可结晶段）可结晶段） n n FabFab段段：完整轻链部分重链；单价，可：完整轻链部分重链；单价，可 与一个抗原表位结合，故没有凝集反应或与一个抗原表位结合，故没有凝集反应或 沉淀反应产生。沉淀反应产生。 n n FcFc段段：无抗原结合活性，是：无抗原结合活性，是IgIg与效应分子与效应分子 或细胞相互作用的部位或细胞相互作用的部位 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 n n 胃蛋白酶胃蛋白酶(pepsin)(pepsin)：得到一个具有双价活性：得到一个具有双价活性 的的F F（abab ）2 2段和若干个小分子多肽碎片段和若干个小分子多肽碎片 pFcpFc 。 可以与两个抗原 表位结合，可以 形成凝集反应或 沉淀反应。 免疫球蛋白结构免疫球蛋白结构 1. 1.免疫球蛋白概述；免疫球蛋白概述； 2.2.免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的结构； 3.3.抗体异质性抗体异质性； 4.4.免疫球蛋白的生物学特性；免疫球蛋白的生物学特性； 5.5.人工制备抗体。人工制备抗体。 授课提纲 免疫球蛋白分类 n n 类（类（classclass）：根据重链的）：根据重链的C C区免疫原性不同，将区免疫原性不同，将 IgIg分为分为5 5类或同种型类或同种型( (IsotypeIsotype) )，分别为，分别为IgGIgG、IgMIgM 、IgAIgA、IgDIgD和和IgEIgE。 n n 亚类（亚类（subclasssubclass）：）： IgGIgG有有4 4个亚类；个亚类； IgMIgM和和IgAIgA 有有2 2个亚类。个亚类。 n n 型（型（typetype）：根据免疫球蛋白轻链的不同，分）：根据免疫球蛋白轻链的不同，分 为为 和和 2 2型。型。 n n 亚型（亚型（subtypesubtype） 抗体异质性抗体异质性 表现 n n 不同抗原表位刺激的抗体：识别抗原不同抗原表位刺激的抗体：识别抗原 的特异性不同；的特异性不同； n n 相同抗原表位刺激的抗体，可能会有相同抗原表位刺激的抗体，可能会有 重链和轻链类型的差异。重链和轻链类型的差异。 L L HH 、L L1 1H H 、L L HH 、 抗体异质性抗体异质性抗体异质性抗体异质性 抗体的异质性产生原因 （一）多样性抗原（一）多样性抗原 是导致抗体异质是导致抗体异质 性的外源因素。性的外源因素。 抗体异质性抗体异质性 （二）免疫球蛋白的血清型是抗体异质性的内（二）免疫球蛋白的血清型是抗体异质性的内 源因素。源因素。 n n IgIg本身可以作为抗原存在，激发免疫应答本身可以作为抗原存在，激发免疫应答 ； n n 根据其抗原表位的不同，分为：同种型、根据其抗原表位的不同，分为：同种型、 同种异型和独特型。同种异型和独特型。 n n 独特型指每个免疫球蛋白分子所特有的抗独特型指每个免疫球蛋白分子所特有的抗 原特异性标志。原特异性标志。 抗体异质性抗体异质性 1 同种型(isotype)：指同一种属内所有个体共有 的Ig抗原特异性标记，它们主要位于Ig的恒定 区； 同种型包括Ig的类和亚类，以及型和亚型。 例如：将某人的IgG免疫家兔，获得的抗人IgG 抗体，可以与所有人类的IgG发生特异性反应 。说明：所有人类的IgG具有共同的抗原特异 性成分。 抗体异质性抗体异质性 2. 2. 同种异型同种异型( (allotypeallotype) ) n n 同种异型是指同一种属不同个体间的同种异型是指同一种属不同个体间的IgIg抗抗 原特异性的差异；原特异性的差异； n n 同种异型主要分布在同种异型主要分布在CH CH 和和CLCL区上；区上； n n 、 、 类重链和类重链和 型轻链均有同种异型；型轻链均有同种异型； 抗体异质性抗体异质性 IgG1 (kappa) Person 2 IgG1 (kappa) Person 1 抗体异质性抗体异质性 3. 3. 独特型独特型( (idiotypeidiotype) )乃每一种特异性乃每一种特异性IgIg的的V V区上的抗区上的抗 原特异性；原特异性； n n IgIg的的V V区区( (尤其是尤其是HVR)HVR)的氨基酸组成、排列与的氨基酸组成、排列与 构型决定了独特型抗原特异性；构型决定了独特型抗原特异性； n n IgIg独特型的抗原决定基称为独特位独特型的抗原决定基称为独特位( (idiotopeidiotope) ) n n IgIg独特位作用于同种、同种异体或自体，可诱独特位作用于同种、同种异体或自体，可诱 导产生相应抗体，即抗独特型抗体导产生相应抗体，即抗独特型抗体(anti-(anti-idiotopicidiotopic antibody,AIdantibody,AId) )。 抗体异质性抗体异质性 IgG1 (kappa) Person 1 anti-B IgG1 (kappa) Person 1 anti-A 独特型 抗体异质性抗体异质性抗体异质性抗体异质性 抗体异质性抗体异质性 Ig分子V区含若干独特位，可诱生Ab2；独特位P诱生抗体 Ab2，为抗原“内影像”，可模拟抗原表位并竞争性抑制Ab1 与抗原表位结合；Ab1骨架区附近的独特位，其诱生抗体为 Ab2。 1. 1.免疫球蛋白概述；免疫球蛋白概述； 2.2.免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的结构； 3.3.抗体异质性；抗体异质性； 4.4.免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性； 5.5.人工制备抗体。人工制备抗体。 授课提纲 主要功能 n n 连通抗原和非特异性免疫细胞或非特异性免疫效应连通抗原和非特异性免疫细胞或非特异性免疫效应 分子的分子的桥梁桥梁 n n 使本来是非特异性发挥功能的免疫细胞和效应分子使本来是非特异性发挥功能的免疫细胞和效应分子 特异性发挥作用特异性发挥作用. . n n V V区和区和C C区区 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 主要功能 n n V V区的功能：主要功能是识别和结合特异性的抗原区的功能：主要功能是识别和结合特异性的抗原 ，是，是V V区特别是区特别是HVRHVR（CDRCDR）的空间构型所决定。）的空间构型所决定。 n n 中和作用：可中和毒素；也可阻止细菌感染宿主细中和作用：可中和毒素；也可阻止细菌感染宿主细 胞胞 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 主要功能 n n C C区的功能之一：激活补体区的功能之一：激活补体 。 IgMIgM、IgG1IgG1、IgG2IgG2、IgG3IgG3可通过经典途可通过经典途 径激活补体；凝聚的径激活补体；凝聚的IgAIgA、IgG4IgG4和和IgEIgE等等 可通过替代途径激活补体；可通过替代途径激活补体； 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 2 2个以上个以上 IgGIgG分子分子 n n C C区功能之二：区功能之二： 细胞亲嗜性和调细胞亲嗜性和调 理作用。理作用。 IgGIgG FcFc；IgEIgE FcFc FcFc受体分为多个受体分为多个 亚型（根据结合亚型（根据结合 的抗体亚类的不的抗体亚类的不 同）同） 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 n n C C区功能之三：介导抗体依赖性细胞介导区功能之三：介导抗体依赖性细胞介导 的细胞毒作用的细胞毒作用(antibody-dependent cell-(antibody-dependent cell- mediated mediated cytotoxicitycytotoxicity，ADCC)ADCC) 促进非特异性 杀伤细胞对抗 原或靶细胞的 高效特异的杀 伤 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 n n C C区功能之四：介导区功能之四：介导型超敏反应。型超敏反应。 IgEIgE与嗜碱性粒细胞或肥大细胞表面高亲和与嗜碱性粒细胞或肥大细胞表面高亲和 力力FcFc R R结合结合, ,刺激靶细胞脱颗粒刺激靶细胞脱颗粒, ,释放活性介释放活性介 质，介导质，介导型超敏反应型超敏反应 产生IgE 抗体 IgE抗体结 合肥大细胞 ，释放致哮 踹物质 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 IgG的特性与功能 n n 是血清中的主要抗体成分，占血清是血清中的主要抗体成分，占血清IgIg总量的总量的75%,75%, 以单体形式存在，易扩散；以单体形式存在，易扩散； n n 具有活化补体的能力具有活化补体的能力(IgG3IgG1IgG2)(IgG3IgG1IgG2)； n n 是唯一能通过胎盘的是唯一能通过胎盘的IgIg，发挥自然被动免疫功能；，发挥自然被动免疫功能； n n 参与调理作用、参与调理作用、ADCCADCC和结合和结合SPASPA等；等； n n 多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属于多数抗菌、抗病毒、抗毒素抗体均属于IgGIgG类，在类，在 免疫防御中具有重要作用免疫防御中具有重要作用; ; 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 IgA免疫球蛋白的特性与功能 n n 主要由粘膜相关淋巴样组织产生；主要由粘膜相关淋巴样组织产生； n n 分泌型分泌型IgAIgA是由是由J J链连接的双体和分泌片组成，主链连接的双体和分泌片组成，主 要存在于多种外分泌液中，是参与粘膜局部免疫的要存在于多种外分泌液中，是参与粘膜局部免疫的 最重要因素最重要因素 ( (阻抑胃肠道或呼吸道中相应病原微生阻抑胃肠道或呼吸道中相应病原微生 物对靶细胞的粘附，中和细菌毒素等物对靶细胞的粘附，中和细菌毒素等) )； n n 初乳中的分泌型初乳中的分泌型IgAIgA可对婴儿发挥自然被动免疫作可对婴儿发挥自然被动免疫作 用用 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 IgM免疫球蛋白的特性与功能 n n 是生物进化与个体发育过程中最先出现的是生物进化与个体发育过程中最先出现的IgIg； n n 在抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的在抗原初次刺激机体时，是体内最先产生的IgIg； n n 5 5个个FcFc段，有强的补体激活能力和调理作用，在机段，有强的补体激活能力和调理作用，在机 体早期免疫防御中具有重要作用；体早期免疫防御中具有重要作用； n n 膜表面膜表面IgMIgM是是B B细胞抗原识别受体的主要类别细胞抗原识别受体的主要类别. . 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 IgD免疫球蛋白的特性与功能 n n 在血清中含量低，其生物学作用尚不清楚；在血清中含量低，其生物学作用尚不清楚； n n B B细胞膜表面细胞膜表面IgDIgD是是B B细胞分化成熟标志细胞分化成熟标志 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 IgE免疫球蛋白的特性与功能 n n 是血清含量最低的一类是血清含量最低的一类IgIg，对热敏感；，对热敏感； n n 主要由呼吸道和胃肠粘膜固有层的浆细胞产生主要由呼吸道和胃肠粘膜固有层的浆细胞产生 ； n n 属于亲细胞抗体，可与嗜碱性粒细胞、肥大细属于亲细胞抗体，可与嗜碱性粒细胞、肥大细 胞表面胞表面IgEIgE FcFc受体受体( (FcRFcR) )结合结合, ,介导介导型超敏反型超敏反 应的发生。应的发生。 免疫球蛋白的生物学特性免疫球蛋白的生物学特性 1. 1.免疫球蛋白概述；免疫球蛋白概述； 2.2.免疫球蛋白的结构；免疫球蛋白的结构； 3.3.抗体异质性；抗体异质性； 4.4.免疫球蛋白的生物学特性；免疫球蛋白的生物学特性； 5.5.人工制备抗体人工制备抗体。 授课提纲 人工制备抗体多克隆抗体 n n 体内存在千百种抗体形成细胞体内存在千百种抗体形成细胞, ,每种细胞只识别特每种细胞只识别特 定的抗原表位定的抗原表位, ,并在后者刺激下增殖分化为一种细并在后者刺激下增殖分化为一种细 胞胞, ,这种由单一细胞增殖分化而来的细胞群称为克这种由单一细胞增殖分化而来的细胞群