免疫球蛋白及其遗传精品课件

第二节免疫球蛋白及其遗传 与抗体有关的诺贝尔奖获得者 抗体 生物体内最奇妙的分子 无限的多样性 diversity 功能与结构的双重性可变区 抗原结合恒定区 生物学效应功能分泌型和膜型表达 一抗体的基本结构分类及功能区 Ig是血液和组织液中的一类糖蛋白 其主体是体液免疫应答的主要效应分子 抗体 Ab 机体能产生Ab的种类是十分惊人的 1 抗体的基本结构 抗体的基本结构 Ig分子基本结构是由四个肽链组成的 包括二条较小的轻链和二条较大的重链 轻链与重链之间是由二硫键连接形成Ig分子单体 2 Ig的肽链及其分类 轻链有两种 链和 链 一个Ig分子只能具有两种链中的一种 重链分5种 链 它们决定了Ig或Ab的类别或同种型 即IgM IgD IgG IgA和IgE 其中有些类别还再分为亚类 例如 人的 链有4种 1 2 3 4 小鼠的 链也有4种 1 2a 2b和 3 人的 链还分为 1 2两种 因此人类免疫球蛋白的类别包括亚类共有9种 小鼠有8种 Diversity DifferentClassesandSubclasses IgMIgm IgGIgg IgAIga IgEIge IgDIgd Diversity DifferentSequencesandSpecificity 各类免疫球蛋白的生物学活性 3 可变区和恒定区 可变区和抗原识别有关 决定抗体识别的特异性 而恒定区和效应功能相关 此外在Y形分子伸出的两臂和主干之间还有个可弯曲的铰链区 hingeR 能改变两个结合抗原的Y形臂之间的距离 两臂之间的角度可有自0 到90 的变化 这样有利于两臂同时结合位于抗原上分布于不同位置的表位 分泌型的IgM和IgA可具有多聚体的形式 IgM分子是五聚体 在粘膜分泌液中的IgA是二聚体 它们的单体以二硫键和称为J链的多肽链彼此相联 IgM和SIgA结构示意图 铰链区 Ig的铰链区及其功能 Ig中只有IgD IgG IgA有铰链区 IgM和IgE没有 但其还有相对的弯曲性 在相应于铰链区的部位为其他结构 各类抗体的铰链区的长度及氨基酸的顺序也有不同 人IgD的可伸展的距离最大 IgG4和两种IgA的弯曲度就没有这么大 4功能性抗体片段 免疫球蛋白的分子还有一个特点 即其中有些部分容易酶解 所以在一定条件下 可以解离为各种片段 常用的酶为木瓜蛋白酶 papain 和胃蛋白酶 pepsin IgG分子的基本结构及其片段 VL CL分别代表轻链的V区和C区 VH CH1 CH2 CH3重链的V区和C区的3个结构 FvVH VL S S二硫键 虚线代表酶切位置 抗体分子片段 名称由来 有抗原结合的功能 fragmentantigenbiding 由一个轻链和部分重链 VH CH1 构成 Fc片段很快就能结晶 fragmentcrystalizable 相应于CH2 CH3 CH4的部分 Fc介导抗体的效应功能 和细胞或其他效应分子起作用 如结合细胞和补体等 抗体分子片段 F ab 2由两个Fab和联结的铰链区组成 由于F ab 2是双价的 能同时结合两个表位 因而能起沉淀和凝集反应 Fv是保留抗体结合能力的最小单位 由VH VL构成 5Ig基因和抗体的多样性 Ig不同于其他蛋白在于其肽链由两部分构成 V区和C区 它们是由两个基因编码的 基因重排 generearrangement V基因由几个分隔在不同位置的基因片段在B细胞发育过程中被带到一起拼接而成 但为何会有如此多的V基因 编码人和小鼠轻重链的Ig基因分别位于不同的染色体上 总体分为编码V区和C区的两大部分 重链的胚系基因中有许多基因片段 genesegment 包括 众多的V基因片段 variablesegment 多个D基因片段 diversitysegment 和几个J基因片段 joiningsegment 对来自不同B细胞克隆的Ig轻链氨基酸序列进行比较 发现V区的变化主要集中在3个分别由6 10个氨基酸残基组成的狭小区域内 这3个区又被称作高可变区或互补决定区 CDR 参与抗原结合部位的组成 一 重链基因 人重链可变区基因定位在第14条染色体长臂上 跨度约有1100kb 约包括95个VH基因片段 在不同的单元型中VH基因片段的数目可以有些不同 这主要因为有一些VH基因片段的插入或缺失 这些VH基因片段对分为7个家族VH1 VH7 其中VH3是最大的家族 其次为VH1 VH4家族 同一家族中核苷酸序列的同源性至少为80 同一家族的片段并不群集在一起 而是混杂分布 VH片段中有些是不表达的非功能性片段 功能性片段有65个 重链的基因结构 人 功能性片段 是指具有开放阅读框 ORF 并在B细胞发生过程中重排过的片段 人的D基因片段接在VH基因片段之后 约有27个功能性片段 其后为6个功能性JH片段 但人的VH和D基因片段 除了在第14条染色体外 根据染色体定位和杂交等方法发现在其他染色体上也有 在第15 16条染色体共检出24个VH片段 在第15条染色体上还检出D片段 然而它们都不属于VH功能性基因 重链的基因结构 鼠 小鼠的重链基因 小鼠的重链基因位于第12条染色体上 其VH基因片段数变化很大 从100到1000以上 这是随着检测方法和小鼠品系变化而不同 根据同源性可分为14个家族 不同于人的是很多家族的片段集群在一起 二 链基因 链的基因结构及重组 三 链基因 链的基因结构 二免疫球蛋白基因重排 免疫球蛋白基因重排 Iggenerearrangement 是通过一组V D J重组酶 recombinase 的作用而实现的 其作用包括识别位于V D J基因片段两侧的保守序列 切断以及修复DNA等 这保守序列称为重组信号序列 recombinationsignalsequence RSS 一 重组信号序列 recombinationsignalsequences RSS 二 重链可变区的VDJ重组 可变区V D J重组机制 通过RSS形成茎襻状结构 12 23basepairrole 1 2turnrole V 1223 J V 2312 JH V 2312 D 1223 J V D J重组的缺失机制 a 和倒转机制 b 抗体多样性的来源 2 B细胞个体发生过程中 重组时CDR3所形成的多样性 不依赖抗原 接头处的多样性 VJ重组时接头处的变化 V D J重组时接头处的变化 P核苷酸和N区的形成 D基因形成的多样性 6种阅