抗体.ppt

抗体,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蛋白质，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。主要存在于血清等体液中，是介导体液免疫的重要的免疫效应分子。,概述,2,图1正常血清中免疫球蛋白电泳示意图,蛋白量,白蛋白,+,球蛋白,IgA,IgM,血清蛋白通过电泳方法分为：白蛋白、1、2、及球蛋白等组分。抗体活性主要在球蛋白组分（即丙种球蛋白）还存在于、球蛋白处。见图1。,3,免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）：将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。,免疫球蛋白,抗体,概念,所有抗体均是免疫球蛋白，但并非所有免疫球蛋白都具有抗体活性,4,I分类：分泌型（secreted，sIg）主要存在于体液中，具有抗体的各种功能；膜型（membranemIg）是B细胞膜上的抗原受体（BCR)，识别抗原并启动B细胞的活化,5,免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的类型抗体的功能各类免疫球蛋白的特性和功能免疫球蛋白的基因结构及其表达单克隆抗体和基因工程抗体,6,第一节免疫球蛋白的结构,一、免疫球蛋白的基本结构：1.四肽链结构：2条重链(Heavychian,H链)2条轻链（Lightchian,L链）通过二硫键连接成“Y”形结构组成一个Ig的单体分子。Ig为糖蛋白，糖基存在于重链上。,7,五种不同种类的重链：分别为链、链、链、链和链，其氨基酸种类和排列顺序不同，抗原特异性不同。免疫球蛋白分为五类：IgM、IgD、IgG、IgA和IgE,重链（H链）：分子量约50-75kD，由450570个氨基酸残基组成,8,轻链（L链）：分子量约25kD，由214个氨基酸残基构成根据L链的抗原特异性的差异:分为两种，即型和型。,9,2.可变区和恒定区：,可变区（variableregion，V区)：氨基酸的组成和顺序多变。靠近N端的轻链的1/2区段和重链的1/4或1/5区段，约110个氨基酸，分为VH、VL。,恒定区（constantregion,C区）：氨基酸的组成和顺序相对稳定。,抗原结合生物学活性,10,可变区：超变区(hypervariableregion,HVR)：氨基酸组成和顺序变化大。又称为互补性决定区（complementaritydeterminingregion,CDR）。骨架区（frameworkregion,FR）氨基酸组成和顺序变化小。恒定区（C区）：分为CH（CH1、CH2和CH3）、CL。,11,图4抗体的互补性决定区与抗原表位结合示意图,VL,VH,立体图,12,图5Ig轻链V和C功能区结构示意图,VL,CL,超变区,N端,C端,13,铰链区:(hingeregion)位于Y形分子两臂和主干之间的区域，即CH1与CH2之间。富含脯氨酸，易伸展弯曲，且易被蛋白酶等水解。不同的Ig其铰链区不同，IgM和IgE无铰链区。,CH1,CH2,CH3,14,二、免疫球蛋白的功能区1.轻链有VL和CL两个功能区。2.IgG、IgA和IgD重链有VH、CH1、CH2和CH3四个功能区。IgM和IgE重链多一个功能区：CH4。,功能区的作用：VH和VL是结合抗原的部位。CL和CH上具部分遗传标记(同种异型）。补体结合位点（CH2或CH3）。CH3或CH4与免疫细胞表面相应受体结合CH2和CH3介导IgG通过胎盘。,15,图3免疫球蛋白（IgG）基本结构图,VH,CH1,VL,CL,V,CH2,CH3,V,VH,VL,二硫键,重链,轻链,补体结合部位,Fc受体结合部位,羧基端,氨基端,铰链区,抗原结合部位,生物学活性区,16,2.胃蛋白酶:（铰链区近C端）可得两个片段：一个F(ab)2片段。Fc段被裂解为若干小分子片段，即pFc。,三、免疫球蛋白的水解片段,1.木瓜蛋白酶:（铰链区近N端处）可得三个片段2个相同的Fab段，即抗原结合片段（fragmentofantigenbinding)1个Fc段,可结晶片段（fragmentcrystallizable),17,四、其他成分（J链和分泌片）1.连接链（joingingchain,J链)：由浆细胞合成，一条富含半胱氨酸的多肽链。将IgM连接成五聚体将IgA连接成二聚体；2.分泌片（secretorypiece,SP):是一种含糖的肽链，由粘膜上皮细胞合成和分泌。结合到IgA二聚体上，是分泌型IgA分子上的一个辅助成分，有保护和转运作用。,18,IgM和分泌型IgA结构示意图,分泌型IgA,IgM,SP,19,分泌型IgA的生成和分泌过程示意图,浆细胞,血清型IgA入血,分泌型IgA,分泌型IgA二聚体,20,第二节免疫球蛋白的类型,免疫球蛋白可具有抗体活性，与相应抗原决定簇特异性结合。抗原物质，本身作为大分子糖蛋白，对异种动物或同种异体，甚至体内其他B细胞来说又是一种抗原。根据其抗原特异性，Ig分为三类:1.同种型2.同种异型3.独特型,21,1.同种型（isotype）：是指同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性。即同一物种内所有Ig共同具有的抗原性。其抗原决定簇主要位于C区。,同种型,分类：根据重链C区的不同，将抗体分为IgG、IgA、IgM、IgD、IgE五类。,22,分型：型：根据免疫球蛋白轻链C区抗原特异性的不同，可分为型和型。,亚类：同一类抗体，其重链C区抗原特异性仍有差异。IgG可分为4个亚类：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4。IgA可分为2个亚类：IgA1，IgA2。IgM可分为2个亚类：IgM1，IgM2。,人L链的型：型约为2：1（小鼠则为20：1）亚型：链可分为1，2，3，4四个亚型。,23,2.同种异型（allotype）：是指同一种属不同个体之间其免疫球蛋白分子所具有的不同抗原特异性。主要反映在Ig分子的CH和CL上的一个或数个氨基酸的差异。是由不同个体的遗传基因决定，又称同种异型遗传标志。,同种异型,24,3.独特型（idiotype）：是指在同一个体内，不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗原受体V区所具有的抗原特异性标志。独特型抗原决定簇由Ig超变区特有的氨基酸序列和构型决定。人体体内具有数目庞大的不同的独特型决定簇。在一定条件下，可刺激机体产生抗独特型抗体。,独特型,25,独特型网络学说：Jerne等,抗原XAbtoX(D)IRtoD(E)IRtoE(F)IRtoF,抑制,抑制,抑制,增强,增强,IR:immuneresponse免疫应答,部分地担负免疫应答的调节,26,同种型,同种异型,独特型,27,一、识别并特异性结合抗原免疫球蛋白的V区的功能（尤其是HVR/CDR的空间构型）。Ig单体可结合2个抗原表位，为双价；分泌型IgA为4价；IgM为5-10价。,第三节抗体的功能,CH3,CH2,CH1,VH,VL,CL,28,Ig通过V区与相应抗原特异性结合可从空间上阻止病原体对机体细胞的粘附和感染。中和效应，如抗毒素与毒素结合。产生的凝集和沉淀现象，有利于提高吞噬细胞的吞噬功能。,29,二、激活补体（C区功能）抗原与抗体结合，通过经典途径激活凝聚的IgA、IgG4通过旁路途径激活补体系统。,CH2,CH3,CH1,VH,VL,CL,30,三、结合Fc受体介导免疫细胞活性,通过结合细胞表面的Fc受体，介导调理和细胞毒作用,介导，型超敏反应。,31,1.调理作用：是指抗体、补体促进巨噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。,细菌,巨噬细胞,抗体,Fc受体,32,2.抗体依赖、细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC）：是指表达Fc受体（FcR)的细胞通过识别抗体的Fc段直接杀伤抗体包被的靶细胞。NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞。,靶细胞,靶细胞,靶细胞,靶细胞死亡,NK细胞,活化的NK细胞,IgG,释放穿孔素、颗粒酶等,33,型超敏反应IgE通过Fc段与肥大细胞相应的IgEFcR结合，使其处于致敏状态，致敏细胞通过表面IgE的Fab段与相应抗原特异性结合后，释放生物活性介质。,3.介导超敏反应（由抗体介导、型超敏反应）：超敏反应会对机体造成损害,型超敏反应IgG和IgM的Fab段与细胞膜上的相应抗原或半抗原结合，形成抗原抗体复合物促进吞噬，ADCC作用杀伤靶细胞,型超敏反应：IgG和IgM与可溶性抗原结合形成抗原-抗体复合物可在局部沉积激活补体，引起组织损伤。,34,四、穿过胎盘和粘膜：IgG以主动转运方式通过胎盘IgA可通过呼吸道和消化道粘膜，粘膜局部免疫。,35,第四节五类免疫球蛋白的特性和功能,1.IgG：含量最多，占血清总Ig的75%80%。半衰期最长（23天）主要由脾脏和淋巴结中的浆细胞合成。是唯一能通过胎盘的抗体。是机体主要抗菌、抗病毒和抗毒素抗体，是再次免疫应答的主要抗体。激活补体、调理作用、ADCC效应,36,3.IgA：有血清型和分泌型二种。分泌型IgA是二聚体。(IgA)2-JSP粘膜表面粘膜局部免疫的主要抗体。阻止病原微生物对粘膜上皮细胞的粘附，有抗菌、抗病毒、中和毒素等作用。新生儿可从母乳中获得分泌型IgA。,2.IgM：分子量最大，是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，在体液免疫应答中最先出现。激活补体能力强。不能通过胎盘，用于检测胎儿宫内感染。单体IgM也是B细胞膜表面的主要标志抗原受体,37,IgD：量少，易水解，半衰期很短（3天）。功能不清楚。作为B细胞表面抗原受体，是B细胞成熟的重要标志。IgE：含量最少，呼吸道和胃肠道等处的粘膜固有层的浆细胞产生。引起型超敏反应。是种系进化中最晚出现的Ig,38,表3人类Ig主要理化特性和生物学活性,39,表4人类免疫球蛋白的主要生物学活性,40,第五节免疫球蛋白的基因结构及其表达,B细胞具有“一个细胞（克隆），一种受体（抗体）”的特点。人体内B细胞克隆总数在1011以上，可表达百亿种独具识别特性的抗体分子。B细胞内编码Ig的基因结构特点是产生抗体多样性的基础。,一.免疫球蛋白的基因库：编码免疫球蛋白的三个基因库为：重链基因连锁群（H基因库），链基因连锁群（基因库）和链基因连锁群（基因库）。分别位于第14、2、22号染色体上。编码一条Ig多肽链的基因是由各个分隔开的DNA片段经剪接重排而形成。,41,表2免疫球蛋白的基因库组成,Ddiversitygene多样性基因Jjoininggene连接基因,42,3.H链：人IgH链基因由V、D、J、C四种不同的基因片段组成。其中，约95个V基因片段、27个D基因片段、6个J基因片段和9个C基因片段。,二.免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达,1.链：编码人Ig链的基因由V、J、C三种不同的基因片段组成。包括约100个V基因片段、5个J基因片段和1个C基因片段。,2.链：编码人Ig链的基因也由V、J、C三种不同的基因片段组成。包括约30个V基因片段和4个连接在一起的J-C基因对。,43,图8Ig轻链的基因组成与重排示意图,44,1.胚系Ig基因库中有数以百计的V基因、以及众多的D基因、J基因和C基因。2.在重排过程中，这些基因存在极端多样性的组合可能。3.V、D、J连接过程中又有核苷酸的缺失和插入4.轻链、重链的随机编配5.体细胞突变,三、抗体多样性的机制：,45,Ig类别转换是在B细胞DNA发生重排的基础上，即形成功能性V-D-J基因片段后发生的。一个B细胞克隆在分化过程中V-D-J功能性基因片段保持不变，而发生C基因重排，使其表达的抗体分子发生H链类的改变，称为类别转换,四、免疫球蛋白的类别转换,通过类别转换，一个B细胞克隆可产生两种以上不同类别的Ig，如产生两种特异性的IgM和IgG，但其抗原结合特异性完全相同。,不影响抗原识别特性,需要细胞因子的帮助,46,五、免疫球蛋白超家族,某些蛋白质分子在DNA水平上、氨基酸序列上与Ig有较高同源性空间构象上、多肽链折叠方式上与Ig相似编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族。基因表达产物称为免疫球蛋白超家族。成员：T、B细胞抗原识别受体，信号传导分子，MHC及相关分子，Ig受体，细胞因子受体等,47,第六节单克隆抗体和基因工程抗体,一.多克隆抗体（polyclonalantibody,PcAb）抗原分子通常具有多个抗原决定簇，免疫动物后可刺激具有相应抗原受体的B细胞发生免疫应答，产生多种抗体。由不同B细胞克隆产生的抗体称多克隆抗体。免疫血清实际上是含有多种抗体的混合物。具有不均一性。特异性差，易导致超敏反应。,48,二.单克隆抗体：是由单一克隆B淋巴细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子上某一特定抗原决定簇的具有高度特异性的抗体。具纯度高、特异性强、效价高、少或无血清交叉反应等特点。目前单克隆抗体多为鼠源性。,49,杂交瘤技术的原理,氨基喋呤(A)阻断DNA合成，可经旁路途径利用次黄嘌呤（H）合成核酸。而缺少鸟嘌呤磷酸核糖转移酶，则不能利用培养基中的次黄嘌呤合成DNA,50,多克隆抗体和单克隆抗体,骨髓瘤细胞,淋巴细胞,抗原,抗体,淋巴细胞,HAT培养基,杂交瘤细胞,51,单克隆抗体的应用：已广泛应用于生命科学的各个领域：细胞发生、功能分析，临床疾病的诊断，预防和肿瘤的治疗等。,52,三.基因工程抗体基因工程抗体又称重组抗体。是在充分认识基因结构与功能的基础上，应用DNA重组技术和蛋白质工程技术，在基因水平上对免疫球蛋白分子进行改造，获得的新型抗体分子。保留了