抗原与抗体是天生的一对.ppt

1、第6章 抗体 antibody,Ab,抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁； 两者既是好朋友，又是一对冤家。,内 容,一、基本概念 二、免疫球蛋白的分子结构 三、抗体的生物学活性 四、五类免疫球蛋白的特点与功能 五、免疫球蛋白的抗原性 六、免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性 的机制 七、抗体的制备,一、基本概念,1. 抗体（Antibody，Ab） 指B淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖、分化成为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。 存在形式： 膜型（membrane immunoglobulin, mIg） B细胞膜上的抗原受体； 分泌型(secreted immunoglobu

2、lin, sIg) 分泌进入体液, 介导体液免疫应答。,2. 免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig） 指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 包括： 具有免疫活性的正常抗体，没有抗体活性的异常免疫球蛋白。 抗体一定是免疫球蛋白； 免疫球蛋白不一定都是抗体。,4. 体液免疫 抗体是机体免疫应答的重要产物，且主要存在于血清及其它体液、外分泌液中，所以将抗体介导的免疫称为体液免疫。,二、免疫球蛋白的分子结构,（一）免疫球蛋白的基本结构： 由四条多肽链组成，呈“Y”或“T”型 1.组成： 2条长链，又称重链（Heavy chain，H链）： 含450-550aa，分子量为55-75KD。

3、 2条短链，又称轻链（Light chain，L链）： 含214aa，分子量为25KD。,2.分类、分型： （1）根据重链氨基酸组成、序列及结构的差异，将Ig 分为五类： IgM () 、IgG()、IgA()、IgD()、 IgE() 亚类：IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 IgM: IgM1, IgM2 （2）分两型： 根据轻链氨基酸组成、序列及结构的差异，可将轻 链分为两型：和型 每一Ig单体分子两条重链必须同类，两条轻链必须 同型。,3.分区： 根据H、L链氨基酸组成及序列变化大小， 可分为： （1）可变区（variable regio

4、n，V区）： 近氨基端（N端）L链的1/2（VL）和H链 的1/4或1/5（VH）,表位,I 超变区（HVR） 在V区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。 HVR1,HVR2,HVR3; II 决定簇互补区：complementaritydetermining region，CDR(CDR1，CDR2，CDR3） VL、VH的超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的空间构型，供抗原决定簇互补结合， 故将超变区又称为互补决定区。 III 独特型决定簇（idiotype determinants，Id) Ig超变区结构是该Ig分子所独特具有的遗传标记结构，故又称为独特型决定簇。,事实上: IgV

5、区的超变区、Ig与抗原结合的CDR区及Ig的独特型决定簇指的是Ig分子V区中的同一结构部分，所不同的是分别从其结构特点、功能及该区抗原性三个不同角度来表示的。,骨架区： Ig超变区之外的部位，其氨基酸序列、组成相对保守，称为骨架区。 作用： 稳定CDR结构，以利IgCDR与抗原决定簇精细特异地结合。,（2）恒定区（constant region，C区） 近羧基端（C端）L链的1/2（CL） 和H链的3/4或4/5（CH）,（二）Ig的其它结构： J链（Joining chain） 由浆细胞合成的酸性糖蛋白。 作用:在Ig羧基端连接Ig单体成为双体（SIgA）或五聚体（IgM） 稳定多聚体结构、

6、参与体内运转。,1.连接链（joining chain，J链）,分泌片（secretory piece，SP） 由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。 作用：保护SIgA抵抗外分泌液蛋白酶的降解。 利于SIgA分泌到粘膜表面。,（三）Ig的功能区及功能： 1.定义：Ig的H链、L链每隔110个氨基酸由链内二硫键 连结成一个能行使特定功能的球形结构，称为Ig的 功能区（domain)。 2.功能分区： L链：VL、CL H链：VH、CH1、CH2、CH3（CH4） 铰链区：位于CH1、CH2之间， 富含大量脯氨酸和二硫键， 不易形成螺旋； 对蛋白酶敏感。,3.各功能区的作用： 1）VL、VH：与抗原特异结

7、合的部位 2）CL、CH1（allotype)：Ig同种异型的的遗传标记 3）IgG CH2/IgM CH3：补体结合位点所在,激活补体; IgG:传递作用母体的IgG，借助CH2区通过胎盘 主动传递给胎儿选择性通过胎盘。 sIgA:转运作用分泌型IgA，粘膜下浆细胞合成 的Ab，转运至粘膜表面乳腺中的sIgA 。 4）CH3/CH4：具有与多种细胞结合的功能。不同的Ig结合不同的细胞，产生不同的免疫效应。 opsonization，ADCC， I型超敏反， 与SPA结合 （5）CH1/CH2:铰链区发生构型变化（变构）。 利于结合抗原； 利于激活补激活补体。,（5）铰链区： 利于抗体分子超变

8、区与抗原决定簇吻合结合抗原。 Ag和Ab结合后，铰链区发生构型变化，使存在于CH2区补体结合位点暴露，使补体得以结合激活补体。,(四）Ig的水解片段： 1.木瓜蛋白酶（papain） 酶解部位：重链间二硫键近氨基端 形成片段：两个相同的单价抗原结合片段（Fab）; 一个可结晶片段（Fc） 功能： Fab：与抗原特异结合，单价结合，肉眼不可见（凝集、沉淀反应） Fc：保留重链的抗原性及相应功能区的生物活性,2.胃蛋白酶（pepsin） 酶解部位：重链间二硫键近羧基端 形成片段：双价的抗原结合片段： F(ab)2、 pFc 功能： F(ab)2：与抗原特异结合，呈双价结合的。 pFc：无任何生物活

9、性的小分子多肽碎片。,3.Ig水解片段研究意义 阐明Ig的结构及生物活性； 应用治疗：经酶降解的Ig，经浓缩制备，提高疗效，可减少超敏反应的发生。,三、抗体的生物学活性,1特异性结合抗原（Fab;VL/VH;HVR;CDR) 2激活补体：IgG、IgM 3与组织细胞结合 调理吞噬作用：IgG、IgM ADCC作用：IgG、IgA、IgE I型超敏反应：IgE 4与葡萄球菌A蛋白结合：IgG 5选择性传递：IgG（胎盘）， SIgA（粘膜） 6具有抗原性：分类鉴定，分离纯化， 免疫诊断，自身免疫。,四、五类免疫球蛋白的特点与功能,1IgG（单体） 1）分4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3、I

10、gG4 （激活补体能力：IgG3,IgG1,IgG2) 2）血清含量最高（75%），分子量最小 3）半衰期长(21天左右),出生后3月开始合成 4）唯一通过胎盘的Ig（IgG4不通过胎盘） 5) 其Fc段与SPA(葡萄球菌蛋白A)结合 6）抗感染抗体（抗菌、抗病毒、中和毒素;ADCC) 参与自身免疫、超敏反应。 IgG是再次免疫的主要抗体。,2IgM（五聚体或单体） 五聚体IgM： 1）分子量最大(存在于血流中，抗败血症), 血清含量占5%-10%。 2）合成最早(半衰期短，5d)，用于早期诊断、产前诊断 3）在早期感染中具重要的免疫防御作用 具有强大的调理、激活补体及杀菌作用 4）血型抗体主

11、要为IgM,也有少量分泌型IgM。 5）参与自身免疫、超敏反应 单体IgM： 为mIgM，是B细胞的重要表面标志，是最早出现的BCR。,3.IgA： 1）血清型IgA：单体，存在于血清中，免疫作用弱。 2）分泌型IgA：双体、三体及多体 存在于乳汁、唾液及外分泌液中 局部免疫防御（第一道防线）： 激活补体（替代途径） 免疫调理作用、ADCC IgA的跨细胞膜转运: 带有J链的IgA多聚体，与粘膜上皮细胞表达poly-Ig 受体（pLgR)结合；被细胞吞噬，在转运小体里再被转运到粘膜表面。,4IgD： （1）血清含量低（1%） （2）B细胞分化受体（3）防止免疫耐受（成熟B细胞表达mIgM和Ig

12、D；Ba与Bm细胞无mIgD) 5IgE： （1）正常时含量极低（0.002%） （2）两类Fc受体： 高亲和力受体(FcRI):与I型超敏反应有关 低亲和力受体(FcR):与ADCC有关,五、免疫球蛋白的抗原性,1.同种型：指同一物种内所有个体共有的Ig的抗原特异性结构。同种型抗原决定簇存在于Ig的CH、CL区。 2.同种异型：指同一物种内不同个体间的Ig在抗原性上的差异。同种异型抗原决定簇存在于Ig的CH1、CL区的特定部位。 3.独特型：同一个体内不同B细胞克隆产生的Ig V区的抗原特异性各不相同，其超变区各自具备的独特抗原决定簇结构，称为抗体的独特型。 独特型决定簇存在于Ig的超变区。

13、,六、Ig的基因结构与Ab多样性的机制,（二）Ig的基因结构 1.Ig重链VDJ基因重排及C基因类别转换 V区： V、D、J基因编码 V基因：CDR1、CDR2 D基因及V-D：大部分CDR3 D-J基因：CDR3其余部分及骨架区 C区：C基因编码 存在类别转换,（一）免疫球蛋白的基因库 H基因库（重链基因连 锁群）第14号染色体 2.基因库（链基因连 锁群）第2号染色体 3.基因库（链基因连 锁群）第22号染色体,2.Ig轻链基因结构与VJ重排 （1）Ig 型轻链基因：V、J、C V基因： CDR1、CDR2 V-J基因：CDR3 C基因： C区 （2）Ig型轻链基因：V、J、C V基因：C

14、DR1、CDR2 V-J： CDR3 C基因：C区,Human antibody genes,(三)Ig的基因结构及其重排和表达,1.链: V(约100个)、 J(5个)、 C(1个) 2.链: V(约30个)、 J-C(4个) 3.H链: V基因(约95个) D基因(27个) J基因(6个) C基因(9个),（四）Ig的类别转换 1.定义 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（class switching） 。 2.举例 B细胞克隆 IgM ,IgG,IFN-,IL-4,IgE,IL-5,IgA,(五

15、)抗体多样性机制: 1.Ig受多基因控制 2.V-D-J及V-J连接的多样性 3.体细胞的基因突变 4.H 、L链的随机组合,七、抗体的制备,1.多克隆抗体(PcAb，polyclonal antibody) 第一代抗体 多数天然抗原具有多种抗原决定簇, 注入机体后可刺激多个B细胞克隆发 生免疫应答,产生多种相应抗体- 这种由多个克隆细胞产生的多种抗 体混合物,即为多克隆抗体.,一、多克隆抗体（polyclonal antibody）， 第一代抗体 1.定义 指由不同B细胞克隆产生 的针对抗原物质中多种抗原决 定簇的多种抗体混合物。 如:免疫血清（含多种特异性、 抗体）。 2.实际意义 （1）预防、治疗感染性疾病 （2）临床诊断,七、抗体的制备,二、单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb），第二代抗体 1.定义 由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗 原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。 2.特点 具有高度均一性。 3.杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞 无限增殖； 免疫B细胞 合成、分泌特异