免疫球蛋白八年制课件

第四章免疫球蛋白Immunoglobulins 免疫血清的发现 北里柴三郎 EmilAdolfvonBehring Introduction 抗体 antibody Ab B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种具有免疫功能的蛋白质 基本概念 免疫球蛋白 Immunoglobulin Ig 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 TwoFormsofImmunoglobulin Membrane boundreceptor Solubleantibody 第一节免疫球蛋白的结构 基本结构 四条肽链 呈Y字型两条轻链 lightchain L链 两条重链 heavychain H链 重链 HeavyChain H链 由450 550个氨基酸残基组成 IgH链恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同 分为五大类 H链类Ig类Ig亚类 IgGIgG1 2 3 4 IgAIgA1 IgA2 IgM IgD IgE 轻链 LightChain L链 214个氨基酸 两型天然Ig分子两条轻链的型别相同 两种轻链的功能无差异 1 可变区不同Ig的重链和轻链在靠近N端约110个氨基酸的序列变化很大 称为可变区 Variableregion V区 重链和轻链的可变区分别称VH 约占重链1 4 VL 约占轻链1 2 可变区与恒定区 VH VL 2 恒定区重链和轻链在靠近C端的氨基酸序列相对稳定 称为恒定区 Constantregion C 重链和轻链的恒定区分别称CH CL Ig的可变区用于识别和结合抗原 恒定区用于启动下游效应 伤寒抗体 IgG 痢疾抗体 IgG 乙肝抗体 IgG Ig的结构域 domain L链 VL CLH链 IgG IgA IgD VHCH1 CH2 CH3IgM IgE VHCH1 CH2 CH3 CH4 Nterminus Cterminus Ig结构域氨基酸的二级结构由两个反向折叠的 片层 中心的两个半胱氨酸由一个链内二硫键垂直连接 形成 桶状结构 称为免疫球蛋白折叠 immunoglobulinfold Igfold 免疫球蛋白超家族 免疫系统中的其它蛋白质 如TCR CD4 CD8 IgFc受体 细胞因子受体等 存在着结构同源的保守序列 并形成 折叠 称为免疫球蛋白超家族 immunoglobulinsuperfamily IgSF 绞链区 HingeRegion 1 富含脯氨酸 易于伸展 弯曲 有利于Fab结合抗原 2 易被酶解IgM IgE无铰链区 铰链区的作用 木瓜蛋白酶 Papain 裂解后产物 2个Fab fragmentofantigenbinding 段 单价结合抗原1个Fc fragmentcrystallizable 段 相当于CH2 CH3 与效应分子或效应细胞结合 免疫球蛋白 IgG 的水解片段 胃蛋白酶 Pepsin 裂解后产物 1个F ab 2片段若干pFc 小片段意义 去除Ig分子同种型抗原性提纯免疫生物制品 免疫马获得的抗毒素 J链和分泌片 连接链 joiningchain J链 IgM形成5聚体IgA形成2聚体分泌片 secretorycomponent 由粘膜上皮细胞合成 分泌 保护IgA IgM不被酶解 介导IgA二聚体从粘膜下转运至呼吸腔道表面 Ig的抗原性 Ig具有抗体和抗原的两重特性 根据Ig引起的是异种 同种异体或自体免疫应答 将Ig的抗原性分为 同种型 isotype 同种异型 allotype 和独特型 idiotype Ig的同种型同一种属所有健康个体所共有的抗原性标志 集中在Ig恒定区 诱导异种动物产生该Ig的抗同种型抗体 同种型应用 用人的IgG免疫小鼠 产生鼠抗人IgG 小鼠的这种特异抗体称为抗抗体 二抗 目前生产的这些抗抗体广泛应用于临床检测和生物学研究中 HumanIgG Mouseanti humanIgGantibody ReactwithhumanIgGantibody Ig的抗原性 同种异型 同一种属不同个体的Ig所具有的抗原性标志 由若干散在分布的氨基酸序列差异导致 诱导同一种属不同个体动物产生该Ig的抗同种异型抗体 个体差异 同种异型 独特型 每一个Ig分子在可变区氨基酸序列所显示出的抗原性 为每一个Ig分子所特有的抗原特异性标志 独特型表位在异种 同种异体和同一个体内均可刺激产生相应抗体 即抗独特型抗体 Ig的抗原性 独特型 第二节抗体与抗原的相互作用 Ig可变区中的高变区是抗原结合部位高变区 Hypervariableregion HVR 抗原结合部位互补决定区 complementary determiningregion CDR 骨架区 frameworkregion FR 可变区的变化特点高变区 VH 29 31 49 58 95 102 VL 28 35 49 59 92 103骨架区 fragmentregion FR1 FR2 FR3 FR4 第二节抗体与抗原的相互作用 抗体以表面互补的方式结合抗原小分子抗原 整个分子嵌入CDR形成的 口袋 中 大分子抗原 表面的表位与抗体结合 第二节抗体与抗原的相互作用 多种作用力参与抗原与抗体的相互作用非共价键作用力 静电引力范德华力疏水作用力氢键抗体的亲和力 affinity 抗体的亲合力 avidity 第三节抗体抗原结合所致的分子和细胞效应 抗体 特异性识别结合抗原 吸引效应细胞和分子 清除病原体 V区特异性识别和结合抗原 第三节抗体抗原结合所致的分子和细胞效应 中和作用 neutralization 抗体抗原结合阻止病原体感染靶细胞中和抗体 neutralizingantibody 预存中和抗体 疫苗的应用 中和外毒素 第三节抗体抗原结合所致的分子和细胞效应 激活补体系统IgM IgG与抗原结合后 发生构象改变 暴露补体结合点 效应 直接裂解病原体细胞调理吞噬 第三节抗体抗原结合所致的分子和细胞效应 结合Fc受体Fc受体 能够结合抗体Fc段的膜蛋白 Fc R Fc R Fc R Fc Fc Fc 表达细胞 单核巨噬细胞 中性粒细胞 NK细胞 肥大细胞 嗜酸性粒细胞 嗜碱性粒细胞 调理作用 opsonization 增强吞噬细胞的吞噬作用 2 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 Antibody dependentcell mediatedcytotoxicity ADCC 表达Fc受体的杀伤细胞通过识别Ig分子Fc段直接杀伤与Ig结合的靶细胞 3 介导I型超敏反应IgEFc段与肥大细胞 嗜碱性粒细胞表面高亲和力Fc RI受体结合 促使合成 释放炎性介质 引起I型超敏反应 抗体是把双刃剑 4 通过胎盘或粘膜1 母体的IgG可与滋养层细胞Fc受体 FcRn 结合 转运至胎儿血液循环 2 分泌型IgA与上皮细胞Fc受体pIgR 结合 转运至泪水 乳汁或呼吸道 消化道腔道表面 第四节各类免疫球蛋白的特性 IgA血清型和分泌型两种出生后4 6月开始合成IgA 分泌型IgA sIgA 初乳 唾液 泪液呼吸道 消化道 泌尿生殖道的腔道分泌液 分泌型IgA是粘膜免疫的重要抗体 IgD见于个体发育的任何时段正常血清浓度低易被蛋白酶水解 半衰期短mIgD B细胞分化成熟的重要表面标志未成熟B细胞 表达mIgM成熟B细胞 表达mIgM和mIgD IgE正常血清中含量最低的Ig亲细胞抗体Fc RI和Fc R IgEFc段与肥大细胞 嗜碱性粒细胞表面高亲和力Fc RI受体结合 引起超敏反应 与机体抗寄生虫感染有关 IgG人体含量最高的免疫球蛋白 占血清Ig总量的75 80 其中以IgG1为主出生后3个月开始合成唯一能通过胎盘的抗体再次免疫应答的主要抗体具有多种生物学功能 调理作用 ADCC 激活补体 抗菌 抗病毒 IgM五聚体 分子量最大的Ig 不易通过血管壁个体发育过程最早合成 分泌的抗体脐带血IgM异常提示宫内感染抗原刺激后最早产生的抗体激活补体能力最强 天然血型抗体多为IgM血型不符的输血 往往导致严重的溶血反应B细胞抗原受体 BCR 的主要成分 第五节人工制备抗体 多克隆抗体 Polyclonalantibody 单克隆抗体 Monoclonalantibody 基因工程抗体 GeneticEngineeringantibody 多克隆抗体 Polyclonalantibody 大多数抗原具有多个抗原表位 每一表位均能刺激机体的一个特定B细胞克隆产生一种特异性抗体 CDR各不相同 所获抗血清为含有多种抗体的混合物 单克隆抗体 Monoclonalantibody 由一个识别一种抗原表位的B细胞克隆产生的同源抗体 Ig分子结构一致 纯度高 特异性强 由杂交瘤技术制备 McAb的制备 HAT 次黄嘌呤 H 氨基喋呤 A 和胸腺嘧啶核苷 T HGPRT 次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转化酶 HGPRT缺陷 基因工程抗体 GeneticEngineeringantibody 嵌合抗体Ig分子V区为鼠源 C区为人源 即整个抗体分子近2 3部分都是人源的 嵌合抗体保留原来鼠源单抗的特异性和亲和力 所导