免疫球蛋白PPT课件.ppt

免疫球蛋白分子抗体,第一节免疫球蛋白的分子结构与功能第二节五类免疫球蛋白的功能第三节免疫球蛋白基因的结构和抗体多样性第四节抗体的制备,1,抗体（antibody,Ab)是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种糖蛋白，能与相应抗原特异性地结合，是介导体液免疫的重要免疫分子.免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白抗体和免疫球蛋白的关系:抗体都是免疫球蛋白，并非所有免疫球蛋白都具有抗体活性。分泌型Ig(sIg)和膜型Ig(mIg),基本概念：,2,第一节免疫球蛋白的分子结构与功能,BasicImmunoglobulinStructure,3,一、免疫球蛋白的基本结构,四肽链结构，链间二硫键连接两条重链（H）和两条轻链（L）氨基端和羧基端。,Porter等对血清IgG抗体的研究证明,4,（一）轻链和重链1轻链（lightchain，L链）214氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，分子量为24KD，有两个由链内二硫键组成的环肽。2重链（heavychain，H链）450-550氨基酸残基，分子量55或75KD，含糖数量不同，4-5个链内二硫键。,5,3.根据重链分类：根据重链靠近羧基末端氨基酸组成及排列顺序不同，将重链分为种：、根据重链组成不同，将Ig分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE4.根据轻链分型：、型天然Ig分子中，重链同类，轻链同型,（一）轻链和重链,6,根据氨基酸排列顺序的不同分为：可变区（V区）和恒定区（C区）可变区：氨基酸组成、排列顺序变化较大L链N端1/2处（VL）108-111个氨基酸残基，H链N端1/5-1/4处（VH）118个氨基酸残基，V区有一个肽环65-75个氨基酸残基。,（二）可变区和恒定区,7,免疫球蛋白的结构,VL&CLVH&CHHingeRegion,8,（二）可变区和恒定区,1可变区（Variableregion，V区）高变区（hypervariableregion,HVR）可变区骨架区（frameworkregion,FR）VL的HVR在24-34，50-56，89-97氨基酸位置。VH的HVR在31-35，50-56，95-102氨基酸位置。分别称为VL和VH的HVR1，HVR2，HVR3。,9,2恒定区（constantregion，C区）恒定区（C区）：氨基酸数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定L链C端1/2处，105个氨基酸，H链C端3/4-4/5处，331-431个氨基酸在同一种属动物中是比较恒定的，是制备第二抗体进行标记的重要基础。如人抗白喉外毒素IgG与人抗破伤风外毒素的抗毒素IgG，免疫马,10,超变区（HVR）轻链：24-34、50-56、89-97重链：31-35、50-65、95-102因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（complementaritydetermingregion，CDR）框架区（FR）,11,（三）功能区（domain）,链内二硫键折叠成球形区称为功能区约由110个氨基酸组成。氨基酸的顺序具有高度的同源性1、L链功能区：2个，（VL，CL各一个）2、H链功能区：IgG，IgA，IgD，4个（V区1个，C区3个）IgM，IgE，5个（V区1个，C区4个）C1、C2和C3,12,IgG,13,IgDIgEIgM,14,3、功能区的作用：VL和VH是抗原结合的部位（FV区）。CL和CH上具有同种异型的遗传标记。CL/CH1补体C4b结合位点CH2具有补体结合点。IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q的结合点；与IgG通过胎盘有关。与体内Ig降解速率CH3/CH4具有多种细胞Fc受体结合的功能(结合单核细胞,巨噬细胞,粒细胞,B细胞,NK细胞)，不同的Ig在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应。IgE的C2和C3功能区与结合肥大细胞和嗜碱性粒细胞FcRI有关。,15,4、铰链区（hingeregion）位于CH1CH2之间。富含脯氨酸，对蛋白酶敏感，易伸展弯曲。作用：1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合。2.使Ig分子发生“T”“Y”的构型改变，暴露补体结合位点。,16,（四）J链（joiningchain）和分泌成分（secretorycomponent，SC）J链：一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成，以二硫键的形式共价结合到Ig的重链上存在：于IgA，IgM中作用:在H链的羧基端将Ig单体连接成双体或多聚体，起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用,17,（四）J链（joiningchain）和分泌成分（secretorycomponent，SC）,分泌成分：由粘膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，是IgA上的一个辅助成分，保护SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用，并介导IgA的转运.是分泌型IgA（SIgA）的结构成分。,18,（五）单体，双体，五聚体,单体：由一对L链和H链组成的基本结构，如IgG、IgD、IgE、血清型IgA。双体：分泌型的IgA由J链连接的两个单体，结合抗原的亲合力要比单体IgA高。五聚体：是由J链和二硫键连接的五个单体,19,（六）酶解片段,1木瓜蛋白酶（papain）水解片段裂解部位，铰链区H链间二硫键（N端）裂解片段，2个Fab（54KD），一个Fc（50KD）Fab与抗原结合，不发生凝集反应。2胃蛋白酶（pepsin）水解片段（1）裂解部位，铰链区H链间二硫键（C端）裂解片段，F（ab)2，无Fc片段与抗原结合可发生凝集反应,Porter等最早用木瓜蛋白酶（papain）水解兔IgG,从而区划获知了Ig四肽链的基本结构和功能。,20,二、免疫球蛋白的分子功能,V区的功能-特异性结合抗原(中和作用)C区的功能：激活补体:IgM，IgG1-3可通过经典途径活化补体，人类天然的抗A和抗B血型抗体为IgM，血型不符合引发的输血反应发生快而且严重。IgA1，IgG4，IgE等可以通过替代途径活化补体。结合细胞表面的Fc受体发挥调理作用、ADCC作用、介导I型超敏反应。Ig在异种间免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段。穿过胎盘和粘膜选择性传递,21,IgGIgG1、IgG2和IgG3能通过经典途径激活补体,3激活补体的能力最强血清含量最高(75%85%),也是丙种球蛋白的主要成分半衰期较长（1624d）主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用)再次免疫的主要抗体。参与II、III型超敏反应。例：应用对麻疹、甲型肝炎等有免疫力的产妇或正常人丙种或胎盘球蛋白可进行人工被动免疫，能有效地预防相应的传染性疾病。不少自身抗体如抗甲状腺球蛋白抗体、SLE的LE因子（抗核抗体）以及引起型变态反应免疫复合物中的抗体大都也属于IgG。,第二节五类免疫球蛋白的功能,22,IgM,10%血清Ig为五聚体，是分子量最大的Ig，称巨球蛋白。90万IgM激活补体、结合抗原、免疫调理作用比IgG强天然血型抗体是IgM,23,IgM是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若IgM水平升高，提示胎儿曾有宫内感染.梅毒螺旋体、风疹或巨细胞毒等感染，称为胚胎感染或垂直感染。IgM是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。mIgM是BCR的主要成分也可参与II、III型超敏反应。,IgM的特点,24,分为血清型和分泌型两种。血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为单体。而分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体sIgA主要存在于乳汁、唾液、泪液、以及呼吸道、消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。新生儿出生46个月后，血中可出现IgA，以后逐渐升高，到青少年期达到高峰。例：与脊髓灰质炎病毒结合，阻抑其吸附到易感细胞上，分泌型IgA还可中和毒素如霍乱弧菌毒素和大肠杆毒素。,IgA,25,IgA的特点,参与皮肤粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高浓度的sIgA-母乳喂养；通过替代途径激活补体；参与型超敏反应；分泌型IgA具有免疫排除功能，即分泌型IgA结合饮食中大量的可溶性抗原以及肠道正常菌群或病原微生物所释放的热原物质，防止它们进入血液。,26,1%血清IgIgD是成熟B细胞的重要表面标志，B细胞的膜受体B细胞的分化过程中首先出现mIgM，mIgD的出现标志着B细胞成熟对防止免疫耐受有一定作用半衰期短2.8天.,IgD,27,血清中含量最低ng/ml可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力FcR结合，引起型超敏反应FcR分布于巨噬细胞、B细胞、嗜酸粒细胞分子量:190,000。可能在寄生虫免疫中起作用，IgE抗体，本是杀伤寄生虫的，但又是引起过敏的重要抗体。它虽然量很小，只占全部免疫球蛋白的0.004%，但却是一种特别活跃的抗体，可在几分钟致人于死地。,IgE,28,第三节免疫球蛋白基因的多样性,29,抗体多样性的遗传基础,小鼠H链区基因片段从5端到3排列的顺序是CCC3C1C2bC2aCC,人H链C区基因的顺序为CCC3C1C2（Psendo基因）C1C2C4CC2。,30,多克隆抗体：多个抗原决定簇机体多种抗体的混合物单克隆抗体（monoclonalantibody,mAb）由一个B细胞克隆产生的、针对某一特定抗原决定簇的高度特异性抗体基因工程抗体：由基因重组技术制备的抗体,第四节抗体的制备,31,第四节抗体的制备一、多克隆抗体由多个克隆细胞产生的多种抗体的混合物即多克隆抗体，也称第一代人工抗体,产生多种针对不同表位的相应抗体（多克隆抗体）,诱发多个B细胞克隆活化,机体,天然抗原（多个抗原表位）,32,33,二、单克隆抗体(monoclonalantibody,McAb)由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群称为克隆（clone）。由一个克隆B细胞产生的、只作用于单一抗原表位的高度特异性抗体称为单克隆抗体。又称第二代人工抗体。,34,优点：一是结构均一，特异性强；二是效价高，具有高度性。单克隆抗体是用杂交瘤技术制备的。原理：免疫小鼠的脾细胞（含大量B细胞）与同系小鼠骨髓瘤细胞融合，形成具有亲本细胞共同特点的杂交瘤细胞。杂交瘤细胞既有脾细胞产生特异性抗体的功能，又有瘤细胞可长期在体外传代培养的特点。,35,单克隆和多克隆抗体的比较和用途,特异性,敏感性,均一性,McAb,PcAb,低,差,无,高,强,有,1、用于免疫学检测，辅助临床诊断,2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原,3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等,4、制备生物导弹用于肿瘤、器官移植排斥、治疗自身免疫疾病等的临床治疗。,36,二、Ig轻链基因的结构和重排,在IgH链基因重排后，L链可变区基因片段随之发生重排。在L链中，链基因先发生重排，如果基因重排无效，随即发生基因的重排。L链的CDR1，CDR2和大部分CDR3由V或V基因片段所编码，J或J基因片段编码CDR3的其余部分和第四个骨架区。L链无D基因片段。,37,三、基因工程抗体原理：B细胞获得编码抗体的基因，或以多聚酶链反应扩增技术基因片段，经体外DNA重组后，转化受体细胞，使其表达特定抗体。如人-鼠嵌合抗体、改型抗体、双特异性抗体、小分子抗体等。,38,39,定义：分子量较小但具有抗原结合功能的分子片段优点：分子量小,穿透性强,抗原性低不含Fc段，不会与带有Fc段受体的细胞结合，不良反应少可在原核系统表达及易于基因工程操作半衰期短，有利于及时中和及清除毒素,小分子抗体的应用,40,要求重点：1、免疫球蛋白的结构(基本结构、水解片断)2、免疫球蛋白的功能（V、C区功能）3、各类免疫球蛋白的特点和功能关键词：Ig、Ab、HVR、McAb、基因工程抗体熟悉人工制备抗体的主要方法。,41,二、免疫球蛋白的分子功能,激活补体结合Fc受体不同细胞表面具有不同Ig的Fc受体（FcR，FcR，FcR），当Ig与相应抗原结合后，由于构型改变，促使Fc同相应的细胞结合由IgE抗体Fc段的结构特点，可在游离情况下与细胞受体结合，称为亲细胞抗体。,42,二、免疫球蛋白的分子功能,1介导I型变态反应IgE诱导的细胞脱颗粒，释放组胺，合成由细胞质来源的介质，如：白三烯，前列腺素，血小板活化因子等引起的I型变态反应。引起局部平滑肌痉挛、血管通透性增高、微血管扩张充血、血浆外渗水肿等组织学变化。属于型变态反应的皮肤病有荨麻疹、血管神经性水肿等。2调理吞噬作用抗体，补体等调理素，促进吞噬细胞吞噬颗粒性抗原,43,调理吞噬作用,中和毒素、抗体、补体介导的溶菌作用、调理作用和抑制细菌的粘附作用,44,3、发挥抗体依赖的细胞介导细胞毒作用（antibodydependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）,中性粒细胞（PMN）,Eo：嗜酸性粒细胞,NK细胞发挥ADCC效应主要是通过其膜表面低亲和力FcR（CD16）所介导的，IgG不仅起到连接靶细胞和效应细胞的作用，同时还刺激NK细胞合成和分泌TNF和IFN等细胞因子，并释放颗粒，溶解靶细胞。Eo细胞发挥ADCC作用是通过其FcR和FcR介导的，Eo可脱颗粒释放碱性蛋白等，在杀伤寄生虫如蠕虫中发挥重要作用。,45,通过胎盘,IgG是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的Ig。是一种重要的自然被动免疫，对于新生儿的抗感染有重要作用。1，3，4易于通过胎盘.IgG能选择性地与胎盘母体一侧的滋养层细胞结合，转移到滋养层细胞的吞饮泡内，并主动外排到胎儿血循环中