【医学免疫学课件】免疫球蛋白

Chapter 3 免疫球蛋白 Immunoglobulin,P33,1.Basic Structure of Immunoglobulin 2.Functions of Immunoglobulin 3.Characteristic and Function of Five Ig,GRASP,Chapter 3 Immunoglobulin,Definition: 抗体（Antibody Ab）：A molecule produced by animals in response to antigen which has the particular property of combining specifically with the antigen which induced its formation. 免疫球蛋白（Ig）：是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。,Ig,分泌型 SIg：存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能,膜型 mIg：B细胞膜上的抗原受体,Immunoglobulin and Antibody (抗体分子与免疫球蛋白）,Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972,Gerald Edelman 1929 - Nobel Prize in 1972,阐明了Ab的本质,阐明了Ab的化学结构,1 Structure of Immunoglobulin,Ig是糖蛋白, 由两条较长的多肽链和两条较短的多肽链通过二硫键相连而形成四条肽链结构（H2L2)。,一、Basic Structure of Immunoglobulin (IgG为例）,四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分别命名为氨基端（端）和羧基端（端）。,Heavy chain： 由450-550a.a.组成，MW:50-75KD 两条链之间以二硫键相连，呈Y字型 分为可变区（V区）和恒定区（C区） 五类重链：、 相应的五种Ig： IgG、IgA 、 IgM、 IgD和IgE IgG和 IgA又可分为若干亚类,（一）Light Chain (L Chain) and Heavy Chain (H Chain),g1，g2，g3 和 g4 等Igg 链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。,Light chain： 由214a.a组成，MW:25KD 分为可变区（V区）和恒定区（C区） 其C末端以二硫键与相对重链相连 两型轻链：、 人类=2 1 链又可分为4种亚型(C区N端氨基酸排列顺序),（一）Light Chain (L Chain) and Heavy Chain (H Chain),Variable region： 位于重链或轻链的N端，占轻链的1/2，重链的1/4或1/5 氨基酸组成和排列顺序随抗体特异性而异 重链和轻链的可变区分别称为VH和VL 又分为高变区(HVR)和骨架区(FR) 赋予抗体以特异性,（二）Variable Region（V Region）and Constant Region（C Region）,Hypervariable region, HVR： VH和VL各有3个氨基酸组成和顺序变异很高的区域 这些区域结构与抗原决定簇（表位）互补，所以又称为 互补决定区（CDR） 抗原-抗体特异结合的关键部位 决定了抗体的特异性和亲和力,（二）Variable Region（V Region）and Constant Region（C Region）,Framework Region （FR）： 是V区中非HVR的部位，其氨基酸组成与排列相对保守。,C Region：氨基酸组成和排列在同一物种同一类Ig中比较稳定的部位。 位于L链的C端1/2的区域称为CL。 位于H链的C端3/4-4/5的区域称为CH。,（二）Variable Region（V Region）and Constant Region（C Region）,铰链区（hinge region）： 位于CH1和CH2之间 富含脯氨酸，有弹性， 使Ig伸展自如 IgM 和 IgE无铰链区,（四）hinge region,L Chain ：VL、CL H Chain：IgG、IgA、IgD： VH、 CH1-CH3 IgM、IgE：VH、 CH1-CH4,（三） Function Region,功能区（ Function Region ）： 多个二级结构单元组合形成的球状亚单位结构 通过二硫键连接 约含110氨基酸残基 抗体发挥生物学功能的单位 L链有2个结构域，H链有4或5个结构域,功能区 作 用 VH 和 VL HVR是结合抗原决定基位点， 单体Ig具有2个抗原结合位点 CH1 和 CL 是同种异型遗传标记所在区 CH2 IgG分子的补体结合点(C1q) CH3 IgG的FC段与细胞表面的FC受体 结合的部位，如FCR、 也是IgM的补体结合点 CH4 只有IgM、IgE才有,J链（joining chain） 是由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，参与 IgA (H2L2)2与 IgM (H2L2)5连接，使其成为多聚体。,二、Joining Chain (J Chain) and Secretory Piece (SP),分泌片（secretory piece, SP） 粘膜上皮细胞分泌 化学成份是糖肽 保护 sIgA不被蛋白酶降解 介导IgA的转运，使其被分泌至黏膜表面 实质上是上皮细胞表面多免疫球蛋白受体（poly-IgR）的一部分,二、Joining Chain (J Chain) and Secretory Piece (SP),三、Cleaved Fragment of Ig 1、Papain水解片段 IgG 水解成三个片段 裂解部位：IgG铰链区（CH1和CH2之间） 链间二硫键近N端侧切断。 2、Pepsin水解片段 IgG 水解成二个片段 裂解部位：铰键区H链链间二硫键近C端切断。,两个抗原结合段 （两个Fab段） 一个结晶片段（Fc段）,F（ab）2是双价，可 与两个抗原结合 Fc可继续被水解成碎 段，无任何生物学功能,铰链区二硫键连接部位的近N端,铰链区二硫键连接部位的近C端,Fab段（fragment antigen binding）： 结构：L+ 1/2 H（VH+CH1） 单价，结合抗原后 不能形成凝集或 沉淀反应,( Fab )2 双价抗体活性 能形成凝集或沉 淀反应 生物制品应用,Fc段（ fragment crystallizable） 结构： CH2 + CH3 赋予抗体多种生物 学功能,三、Cleaved Fragment of Ig,水解片段的意义： （1）、研究免疫球蛋白的结构和功能特点。 （2）、降低超敏反应，制备生物制品亦有重要意义。如：马IgG对人有抗原性，而抗原性主要存在于FC段，用胃蛋白酶降解马血清抗毒素，可去除FC段，保留中和毒素的Fab段，因此可以用于人类治疗，减少血清过敏反应的发生。,抗原决定基位点,遗传标记所在区,铰链区,IgG分子的 补体结合点,3 Function of Immunoglobulin and Characteristic of Five Ig 一、Function of Immunoglobulin （一）特异性地与抗原结合，这种结合程度是由CDR的空间构型所决定的 （二） 结合补体，参与免疫应答 （三） 与细胞的FcR结合 （四） 通过黏膜与胎盘屏障 胎盘微血管壁FcrR与IgG Fc段CH2区选择性结合,（一）Combining Specifically With The Antigen 是由V区（尤其是HVR）的空间构型所决定的，与相应Ag上的表位互补。这种结合是可逆的，受PH、温度、电解质影响。,Opsonization : IgG 抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。,抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody- dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）： 表达Fc受体的细胞（如NK细胞、巨噬细胞等）通过识别抗体 的Fc段直接杀伤被抗体包被的靶细胞,Mediating Hypersensitivity I：肥大细胞和嗜碱粒细胞表面具有高亲和力的 IgE Fc受体,（三）Binding the FcR on Cells,除了NK之外，巨嗜细胞、中性粒细胞也有这种ADCC效应,（四）Traversing Placenta and Mucosa IgG借助Fc (CH2)段通过胎盘，IgG是唯一可通过胎盘的Ig。所以胎儿能够获得天然的被动免疫。IgA可通过呼吸道、消化道粘膜 局部免疫重要因素。,Structure of Five Ig,二、Characteristic and Function of Five Ig,IgG: IgM:,血清中含量最高， 占总Ig的75% 80% 再次应答的主要抗体 具有多种功能 与SPA结合 抗感染的主要抗体,分子量最大的 Ig 最早出现的 Ig 初次应答的主要抗体 近期感染的指标 m IgM是B细胞抗原 受体,二、Characteristic and Function of Five Ig,IgA: IgD:,分泌性和血清型 初乳中含sIgA 在局部抗感染中 发挥重要作用,IgE: 含量最少 介导I型超敏反应,B细胞成熟的标志,二、Characteristic and Function of Five Ig,人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性,二、Characteristic and Function of Five Ig,5 Monoclonal Antibody 人工制备抗体的类型：Polyclonal Antibody、Monoclonal An