（免疫学教学课件）抗体与免疫球蛋白

抗体与免疫球蛋白 抗体 antibody Ab B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞 产生的能与相应抗原发生特异性结合的具有免疫功能的球蛋白 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 Ab都是Ig Ig Ab Ab是功能描述 Ig是化学结构描述 存在部位 血清 其他体液或外分泌液中 将抗体介导的免疫称为体液免疫 将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清 吸光度 迁移距离 第一节免疫球蛋白的理化性质 第二节免疫球蛋白的分子结构 二硫键连接的四肽侧链构成的单体 形成一 Y 字形结构 所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构 由两条重链 H 和两条轻链 L 组成 每条重链和轻链分为氨基端和羧基端 氨基端 羧基端 重链由440个氨基酸组成 根据重链恒定区抗原性的不同 将重链分别为 由它们组成的Ig分别为 IgG IgA IgM IgD IgE 轻链由214个氨基酸 根据其结构和恒定区抗原性可分为两型 型 一 重链和轻链 1 重链 heavychain H链 450 550个氨基酸残基 分子量约55 75kD 根据Ig重链抗原性的差异 Ig可分为五类即IgG IgM IgA IgD IgE 相应H链为 及 链 2 轻链轻链为重链的1 2 约由214个氨基酸组成 根据轻链的不同 分为 两型 正常人血清Ig的 2 1 二 可变区和恒定区 1 可变区 variableregion V区 近N端的1 2L链和1 4 或1 5 H链 氨基酸的组成及序列变化较大 而得名 高变区 hypervariableregion HVR V区内变化最为剧烈的特定部位 L链3个 H链3个 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 75 100 100 50 150 高变区 骨架区 frameworkregion FR Ig分子V区超变区之外的部位 其氨基酸组成及排列相对保守 VH VL各有四个骨架区 分别用FR1 FR2 FR3 FR4表示 作用 主要是稳定CDR的空间构型 以利IgCDR与抗原表位精细的特异性结合 2 恒定区重链和轻链的C区分别称为CH和CL 为近C端的1 2L链及3 4 或4 5 H链 不同类Ig的重链CH长度不一 同一种属动物中 同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定 3 绞链区 hingeregion 位于CH1 CH2之间 富含脯氨酸 对蛋白酶敏感 易伸展弯曲 作用 弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合 使Ig分子发生 T Y 的构型改变 暴露补体结合位点 T Y 三 免疫球蛋白的功能区 约由110个氨基酸组成 由链内二硫键连接并经 片层折叠形成的具有特定功能的球形结构域 称为Ig的功能区或结构域 一 功能区的名称L链 VL CLH链 VH CH1 CH2 CH3 CH4 IgM和IgE有 功能区的功能1 VL VH特异性识别和结合抗原2 CH CL具有同种异型遗传标记3 IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q的结合点 与IgG通过胎盘有关 4 CH3 CH4具有多种细胞Fc受体结合的功能 不同的Ig在结合不同的细胞时可产生不同的免疫效应 四 J链和分泌片 J链J链是一条多肽链 富含半胱氨酸 由浆细胞合成 分泌片由黏膜上皮细胞合成和分泌 以非共价形式结合到二聚体上 并一起被分泌到黏膜表面 对分泌型IgA具有保护作用 J链和分泌片 J链 jioningchain J链 由浆细胞合成 主要作用 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 分泌片 secretorypiece SP 由粘膜上皮细胞合成 是分泌型IgA SIgA 的结构成分 作用 保护SIgA抵抗外分泌液中蛋白酶的降解作用和介导多聚IgA向粘膜上皮外主动输送的作用 五 单体 双体和聚体1 单体由两条重链 H 和两条轻链 L 组成 2 双体由J链连接的两个单体组成 如分泌型IgA 3 五聚体由J链和二硫键连接的五个单体 如IgM 六 免疫球蛋白的酶解片段 木瓜蛋白酶水解IgG得到两个相同的Fab段和一个Fc段 胃蛋白酶裂解IgG得到一个具有双价活性的F ab 2段和若干个小分子多肽碎片 pFc 1 木瓜蛋白酶的水解作用 二个相同的单价抗原结合片段 fragmentofantigen binding Fab段 一个可结晶片段 crystalizablefragment Fc段 木瓜蛋白酶 水解 IgG 意义有利于生物制品的生产和纯化 避免超敏反应的发生 2 胃蛋白酶的水解作用 胃蛋白酶 水解 一个与抗原双价结合的F ab 2段 小分子多肽碎片 pFc 无生物学活性 IgG 第三节免疫球蛋白的血清型 将Ig作为抗原在异种 同种异体或自身体内进行免疫 均能诱导机体发生免疫应答 产生相应的抗体 根据Ig的抗原特异性不同分为 一 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 P55 二 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 不同而表现的抗原性差异 同种异型可以为同一物种的某些个体所共有 但绝不会为同一物种的所有个体所共有 三 独特型 idiotype 独特型是同一个体中不同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构成的抗原决定基结构称为抗体的独特型 可变区 抗原结合部位 独特型抗原决定簇是同一物质在不同情况下的不同名字 第四节免疫球蛋白的功能 一 特异性结合抗原与Ag的结合具有高度特异性 必需是超变区与抗原的空间构象完全吻合 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 中和外毒素激活补体 体外可产生凝集 沉淀现象用于检测等 二 激活补体 当IgG1 3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 三 亲细胞性 结合细胞表面的Fc受体 主要通过IgG IgE的CH3 CH4功能域与位于不同细胞上的Fc R Fc R结合 介导不同的生物学效应 1 IgG 调理作用 与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的Fc R结合介导调理吞噬作用 靶细胞上的抗原决定簇结合IgG的Fab段 而抗体的Fc段与NK细胞上的Fc R结合 发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用 Abdependentcell mediatedcytotoxicity ADCC IgG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Fc R进行的 调理作用 ADCC作用 2 IgA调理吞噬3 IgE与肥大和嗜碱性粒细胞上的Fc R结合介导I型超敏反应 介导I型超敏反应 四 结合A蛋白和G蛋白 调理作用 BACK BACK ADCC作用 BACK 型超敏反应 第五节五类免疫球蛋白的生物学活性 合成 外周免疫器官的B细胞合成IgG于出生后3个月开始合成IgG多为单体 半衰期约为23天 占血清免疫球蛋白总量的75 80 IgG1 IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体 一 IgG 亚类 人有4个亚类 IgG是唯一能通过胎盘的抗体通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合 发挥调理作用 与NK细胞结合 发挥ADCC作用 与葡萄球菌A蛋白结合 具有抗菌 抗毒素和抗病毒作用参与II III型超敏反应 分为血清型和分泌型两种 血清型IgA主要由肠系膜固有层中的浆细胞产生 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 哺乳期产妇乳腺组织 含有大量IgA产生细胞 这些细胞主要来自胃肠道 sIgA主要存在于初乳 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 二 IgA 亚类 IgA1和IgA2 IgA1主要存在于血清中 IgA2主要存在于外分泌液中 半衰期 6天 婴儿出生后4 6个月开始合成 4 12岁达成人水平 以初乳形式传递给婴儿 不能固定补体 可调理吞噬 介导ADCC 肠道解毒等 为五聚体 是分子量最大的Ig 称巨球蛋白 无铰链区 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 三 IgM 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IgM是抗原刺激后出现最早的抗体 半衰期短 仅5 1天 故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断 亚类 IgM1IgM2 mIgM是B细胞抗原受体 BCR 的主要成分也可参与II III型超敏反应 IgD是B细胞的重要表面标志B细胞的分化过程中首先出现SmIgM 后来出现SmIgD 他的出现标志着B细胞成熟了 膜结合型IgD和IgM构成BCR 血清含量很低约20 50 g ml 半衰期3天单体结构 铰链区异常长 易被蛋白酶水解 四 IgD 又称亲细胞抗体 CH2和CH3功能区可与肥大细胞 嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fc 受体结合 引起I型超敏反应 五 IgE 个体发育中合成较晚 由鼻咽部 扁桃体 呼吸道 胃肠道粘膜固有层浆细胞合成 单体 有CH4 即H链有4个功能区 不能固定补体 第六节Ig的超家族概念 和Ig结构相似的蛋白质分子 如MHC TCR等 第七节Ig的生物合成和抗体的多样性 一 B细胞的成熟和抗体形成 成熟B细胞表达SmIgD和SmIgM两类 构成BCR 但它们的V区相同 二 Ig的基因和抗体形成三 Ig的等位基因排除现象四 抗体多样性的遗传学基础 一 免疫球蛋白的基因和抗体形成任一B细胞内都有3组基因库 L链 和一组H链基因库 每个基因库中有许多V和C基因 Ch 222141 免疫球蛋白的基因结构的实验证据2 L链的基因结构 1 链的基因结构 L V J 和C 2 链的基因结构 L V J 和C 3 H链的基因结构 L VH JH DH和CH 一 IgV区的基因结构1 L链V区的基因 链的基因先重排 如果 链的基因重排无效 即发生 链的基因重排 人的V 100个 J 5个 2 H链V区的基因 人的H链V区的基因 VH100个 DH10 20个 JH9个 VH编码CDR1和CDR2 D基因N区 D基因编码CDR3的大部分氨基酸残基 在D基因的任一侧都会通过非模板指导的机制插入附加的核苷酸 J基因编码剩下的CDR3和第四骨架区 二 Ig恒定区的基因 CL和CHCH决定了Ig类和亚类 CH基因重排V基因不变 CH基因发生不同的重排 即出现不同的类和亚类 类型转换是DNA缺失的结果 初级mRNA的加工引起类型转换 对初级mRNA选择性的剪切产生不同成熟的mRNA 细胞因子及环境影响 受辅助T分泌的细胞因子的影响 三 膜IgH链基因与分泌型的差异是C端的不同 多了一段疏水氨基酸残基区和胞浆区 三 免疫球蛋白的等位基因排除现象 对于一个特定的B细胞 其两个同源染色体上编码重链或轻链的两个等位基因 仅其中之一得到表达 称此为等位基因排除现象 V区基因总是H 重排顺序 抗体基因的表达特点 1 等位基因排斥 是指一条染色体上Ig重链基因的有效重排 抑制另一条同源染色体重链基因重排的现象 2 轻链同型排斥当一个 细胞中 链的基因发生功能性重排后 链的基因重排就被阻断的现象 3 重链类别转换又称同种型转换 指B细胞在受抗原刺激后 首先合成IgM 然后转为合成IgG IgA和IgE等的现象 四 抗体多样性的遗传学基础1 胚系基因的多样性2 重排产生的多样性3 连接产生的多样性4 体细胞突变5 H和L链蛋白质的组合 1 胚系基因的多样性2 重排产生的多样性人VH100个 DH10 20个 JH9个 其中有功能的6个 可形成100 20 6 1200种VH功能区 V 100个 J 5个 可形成100 5 1 500种V 功能区 V 和VH就可以组成1200 50