ppt课件-第2章 免疫球蛋白

第2章 免疫球蛋白,概念,抗体（antibody，Ab ） 是介导体液免疫的重要效应分子，是B细胞识别抗原后分化为浆细胞所产生的糖蛋白，存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性结合，显示免疫功能。,免疫球蛋白（immunoglobulin.Ig ） 指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，称免疫球蛋白。可分为分泌型sIg和膜型mIg。前者存在于体液中，即抗体；后者存在于B细胞膜上， 即BCR。,第1节 Ig的分子结构,一、基本结构： Y型结构 由两条相同的重链及两条相同的轻链以-S-S-相连的呈Y型的四肽链结构。,50-70KD，450-550个AA组成 分成五类，相应的Ig也分为五类。 H： Ig： IgA IgG IgM IgD IgE,1、H链：,同一类Ig据其铰链区的aa组成及重链二硫键数目将Ig分为不同的亚类。,亚类：,2、L链： 25KD，214个AA组成 、型，功能相似，每个Ig两条L链的型别总是相同的。 据种属不同，其：比例不一（人为2：1，小鼠为20：1） 型有4个亚型,3、可变区（V区）,靠近N末端L链的1/2和H链的1/4或1/5区段处的AA序列随抗体特异性不同而有所变化，称为可变区（V区）。有VL和VH。,高变区（HVR）：V区中VH、VL 各有3个区域的AA组成和排列顺序高度可变，称HVR。分别用HVR1、2、3 表示，共同组成Ig与特异性抗原结合部位，故又称为互补决定区（CDR），包括CDR1、CDR2、CDR3，决定抗体的特异性。性。,4、恒定区（C区）,靠近C基末端的L链1/2和H链3/4或4/5处AA数量、种类、排列顺序及含糖量相对稳定，称为恒定区（C区）。分别是CL和CH。,Ig分子的每条肽链内部由二硫键相连形成球形的结构称功能区/结构域 。,5、结构域,各结构域的功能,VL和VH是结合抗原的部位 CL和CH 1为遗传标志所在 CH 2 、CH 3是补体结合点所在参与补体活化 CH 3 、CH 4与细胞表面的FC受体结合,位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。,6、铰链区,二、Ig的立体结构Ig折叠,Ig的二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的片层，两个片层中心由链内二硫键垂直连接，形成“桶状”或“三明治”结构。这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠。,三、免疫球蛋白的其他成分,J链 由由浆细胞合成富含半胱氨酸的多肽链，主要是将单体Ig分子连接为多聚体。 分泌片 由粘膜上皮细胞合成和分泌的一条含糖肽链，为分泌型IgA产生所必需，可保护sIgA免受蛋白酶的水解破坏，并介导IgA的转运。,IgM,SIgA,四、免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解IgG 胃蛋白酶裂解IgG,木瓜蛋白酶,胃蛋白酶,铰链区二硫键连接2条H链的近N端处 Ig Fab单价与Ag结合 Fc CH2、CH3 具有Ig抗原表位,铰链区H链二硫键近C端 F（ab）2双价与Ag结合 PFC 大分子片段，失去活性,第2节、免疫球蛋白的异质性,包 括,一、抗体V区的异质性,不同抗原表位- Ig的特异性不同，构成Ig 的多样性,二、抗体C区的异质性,将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体产生特异性免疫应答。即使针对同一抗原表位- Ig的特异性相同，C区可不同,同种型(isotype) 指同一种属所有正常个体Ig分子所共有的抗原特异性标志，主要存在于Ig的C区中，据H链C区的不同又分为五个大类，每一类又分若干亚类；按L链的不同分为两型，每型又分为若干亚型。,同种异型（allotype) 同一种属中不同个体所产生的同一类型Ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的免疫性差异,独特型（idiotype，Id) 同一个体中不同B细胞克隆所产生的Ig可变区所具有的抗原特异性标志，由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型所决定。V区抗原结合部位、独特型、CDR区是同一物质在不同情况下的不同名字。,独特型可刺激异种、同种异体以及自体产生相应抗体，即独特型抗体（AId）,抗原刺激B细胞产生特异性抗体（Ab1),当数量足够大时， Ab1可以作为抗原在体内诱发抗抗体（ Ab2）的产生。抗抗体所针对的抗原表位只能是抗体分子上的独特型，因而Ab2称抗独特型抗体。,分类： Ab2：针对Ab1 的骨架区邻近独特型。属于半Ag非抑制性Ab2 Ab2：针对Ab1 V区的CDR部位独特型，结构和Ag表位相似，因此被称为抗原内影像。 Ab2 ：针对Ab1 V区的CDR相关及邻近的独特型。属于半Ag抑制性Ab2 Ab2 ：既针对Ab1 的骨架区邻近独特型，又识别Ag表位，是双特异性抗体，与自身免疫病发生有关,独特型与抗独特型网络,免疫系统内所有抗体分子或淋巴细胞的抗原受体（TCR、BCR）上都存在着独特型，它能被体内另一类淋巴细胞所识别并产生抗独特型抗体（AId）。由Id-AId相互作用形成网络，并通过Id和AId的相互识别、相互刺激和制约，对免疫应答进行调节。,应用抗原影像Ab2所具有的结构特点，模拟Ag，通过BCR增强对Ag的应答。 应用Ab2抑制Ab1，抑制自身反应性Ab或自身反应性T细胞的产生。,第3节 免疫球蛋白的生物合成与表达,一、免疫球蛋白的生物合成与组装,重链V区基因由三种胚系基因片段：V、D、J拼接而成 轻链V区基因由V、J两个基因片段拼接成的 V区基因的下游是编码C区的基因,胚系基因通过一组酶的作用，包括识别位于V、（D）、J基因片段两侧的保守序列（重组信号序列），切断以及修复DNA，达到剪去胚系基因片段之间的内含子， 连接形成完整BCR/Ig编码基因。 B细胞成熟过程中，在DNA水平，V区基因发生重排，从V、D、J基因节段库中，各选择出一个节段先进行D-J连接，然后进行V-D连接，或V-J连接,在RNA （转录）水平，V区基因与C区基因进行剪接形成完整的编码一条肽链的mRNA 以mRNA为模板翻译合成H链/L链、链/链组装成BCR/TCR，表达于细胞表面,等位基因排斥：指B细胞中位于一对染色体上的轻链或重链基因，其中只有一条染色体上的基因得到表达。保证一个B细胞只表达一种轻链和一种重链。 同种型排斥：指轻链和轻链之间的排斥，一个B细胞只能表达其中一种链或链。,I Ig重链V区基因重排,轻链基因的重排 Ig轻链基因的重排,h,I Ig重链C区基因重排,重排时，基因片段和七聚体之间被切断，从而使两个基因片段连接，两基因片段之间的序列，连成环被切除，称为环出。,七聚体一间隔序列（12/23bp）一九聚体结构。带12bp的RSS基因片段只能和带23bp的RSS片段结合，称“12-23”规则，这样保证了片段连接的准确性,重排与重组信号序列 （RSS ）,环出,V区多样性产生原因,组合造成的多样性 连接造成的多样性 体细胞高频突变造成的多样性,二、免疫球蛋白的表达,前B细胞表达IgM 成熟的B细胞表达IgM、 IgD 接受抗原刺激的B细胞活化，分泌型的Ig增多，膜型Ig减少,膜型Ig和分泌型Ig重链基因,发生时间：在转录加工中造成 由两个外显子决定（SC分泌型、MC膜型） 在转录时，若是转录到SC，则为分泌型Ig。 若包括MC，而将SC剪切掉，则为膜型Ig。,抗原激活B细胞后，膜上表达和分泌的Ig类别会从IgM转换成IgG、IgA、IgE等其它类别或亚类的Ig，即Ig的V区不变C区发生转换，这种现象称Ig类别转换。,指在抗体应答过程中，特别是再次免疫后抗体的亲和力升高的现象。主要是由抗原在生发中心中对高频突变的B细胞选择的结果。,第4节 免疫球蛋白的功能,V区的功能,C区的功能,激活补体,结合细胞表面Fc受体,穿过胎盘与粘膜,Ig的功能,体外,体内,分泌型,膜型,B细胞抗原识别受体,免疫诊断,中和毒素,中和病毒 ,调理作用,ADCC作用,V区功能,1、特异性结合抗原 与Ag的结合具有高度特异性。 与抗原结合后，可介导体内的多种生理和病理效应（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等。,二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。,2、免疫调节 3、超抗体活性,C区功能 激活补体 当IgG13和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能域的补体结合位点，通过补体经典途径激活补体。,指抗体、补体促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用，主要通过IgG的Fc与吞噬细胞上的 IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。,调理作用,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用。指表达Fc受体的细胞（主要为NK、M、中性粒细胞）通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细胞。,ADCC作用,介导型超敏反应,IgE的Fc的段可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的IgE Fc受体结合，促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起I超敏反应。,穿过胎盘和黏膜 IgG所独有，是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的FcR进行的。sIgA可通过呼吸道和消化道的粘膜，起粘膜局部免疫作用。,五类Ig的特点,IgG,出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人 分布于血液和体液中 血清中含量最高75-80% 抗感染的主要抗体 可发挥调理作用、激活补体、ADCC作用等 唯一可通过胎盘的抗体,IgM,分子量最大的抗体,只分布于血液中 个体发育过程中最早合成和分泌的抗体。 感染早期合成分泌的抗体。 天然的血型抗体 激活补体的能力强于IgG B细胞表面的主要成分，与B细胞的分化程度相关,IgA,分sIgA与IgA两型 参与局部免疫应答,IgE,血清中含量最少的抗体 可引起型超敏反应,IgD,半衰期最短的抗体 与B细胞的分化成熟程度相关,第5节 免疫球蛋白基因超家族,定义 与Ig 结构相似、遗传基因同源的，并具有识别和传递信号功能的蛋白分子统称为免疫球蛋白超家族（ IgSF ），通常存在于细胞表面。编码IgSF的基因称免疫球蛋白基因超家族。,一、免疫球蛋白超家族的组成,Ig TCR复合物、BCR复合物 MHC分子和MHC类样分子 CD4、CD8、CD2、CD28、CD80、CD86 IgFCR、 多聚IgR、某些细胞因子R,二、免疫球蛋白超家族分子的结构,胞外区：具有识别功能，选择性接受微环境的刺激信号 跨膜区：具有锚定作用 胞内区：向胞内传递信号,三、免疫球蛋白超家族的功能,识别