抗体的结构与功能

1、免疫球蛋白的结构与功能一、免疫球蛋白分子的基本结构Porter 等对血清 IgG 抗体的研究证明， Ig 分子的基本结构是由四肽链组成的。即由二 条相同的分子量较小的肽链称为轻链和二条相同的分子量较大的肽链称为重链组成的。轻链与重链是由二硫键连接形成一个四肽链分子称为 Ig 分子的单体，是构成免疫球蛋白分子的 基本结构。 Ig 单体中四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分别命名为氨基端 （N 端）和羧基端（ C 端）。（一）轻链和重链由于骨髓瘤蛋白（M蛋白）是均一性球蛋白分子，并证明本周蛋白（BJ）是Ig分子的L链，很容易从患者血液和尿液中分离纯化这种蛋白， 并可对来自不同患者的标本进

2、行比较分 析，从而为 Ig 分子氨基酸序列分析提供了良好的材料。1轻链（ light chain,L ） 轻链大约由 214 个氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物， 分子量约为24kD。每条轻链含有两个由链内二硫键内二硫所组成的环肽。L链共有两型：kappa（ K ）与lambda（入），同一个天然Ig分子上L链的型总是相同的。正常人血清中的k： 入约为2 ： 1。H 链由于H 链与 La和5链2. 重链（heavy chain,H链） 重链大小约为轻链的 2倍，含450550个氨基酸残基， 分子量约为55或75kD。每条H链含有45个链内二硫键所组成的环肽。不同的 氨基酸组成的排列顺序、二硫

3、键的数目和们置、含的种类和数量不同，其抗原性也不相同， 根据H链抗原性的差异可将其分为5类：卩链、丫链、a链、5链和链，不同链（K或入链）组成完整 Ig的分子分别称之为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。丫、 上含有4个肽，卩和链含有 5个环肽。（二）可变区和恒定区通过对不同骨髓蛋白或本周蛋白H链或L链的氨基酸序列比较分析，发现其氨基端（N-末端）氨基酸序列变化很大，称此区为可变区（V）,而羧基末端（C-末端）则相对稳定，变化很小，称此区为恒定区。1. 可变区（variable region,V 区） 位于L链靠近N端的1/2 （约含108111个氨基 酸残基）和H链靠近N端的1/5或1/

4、4 （约含118个氨基酸残基）。每个V区中均有一个由 链内二硫键连接形成的肽环，每个肽环约含6775个氨基酸残基。V区氨基酸的组成和排列随抗体结合抗原的特异性不同有较大的变异。由于V区中氨基酸的种类为排列顺序千变万化，故可形成许多种具有不同结合抗原特异性的抗体。L链和H链的V区分别称为 VL和VH。在VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成和排列 顺序具有更高的变休程度，这些区域称为高变区（hypervariable region,HVR）。在V区中）。 VL非HVR部位的氨基酸组面和排列相对比较保守，称为骨架区（ fuamework rugion ）。VL中的 高变区有三个，通常分别位于第 24

5、34、5065、95102位氨基酸。VL和VH的这三个HVR 分别称为HVR1 HVR2和 HVR3经X线结晶衍射的研究分析证明，高变区确实为抗体与抗原 结合的位置，因而称为决定簇互补区（ complementarity-determining regi-on,CDR和VH的 HVR1 HVR2和HVR3又可分另U称为 CDR1 CDR2和CDR3 一般的CDR3具有更高的高 变程度。高变区也是 Ig 分子独特型决定簇（ idiotypic determinants ）主要存在的部位。 在大多数情况下 H链在与抗原结合中起更重要的作用。2. 恒定区（constant region,C 区） 位

6、于L链靠近C端的1/2 （约含105个氨基酸残基） 和H链靠近C端的3/4区域或4/5区域（约从119位氨基酸至C末端）。H链每个功能区约 含 110多个氨基酸残基，含有一个由二锍键连接的5060个氨基酸残基组成的肽环。这个区域氨基酸的组成和排列在同一种属动物Ig同型L链和同一类H链中都比较恒定，如人抗白喉外毒素IgG与人抗破伤风外毒素的抗毒素IgG，它们的V区不相同，只能与相应的抗原发生特异性的结合，但其C区的结构是相同的，即具有相同的抗原性，应用马抗人IgG第二体（或称抗抗体）均能与这两种抗不同外毒素的抗体（ IgG）发生结合反应。这是制备第二 抗体，应用荧光、酶、同位毒等标记抗体的重要基

7、础。（三）功能区domain)Ig分子的H链与L链可通过链内二硫键折叠成若干球形功能区，每一功能区（ 约由 110 个氨基酸组成。在功能区中氨基酸序列有高度同源性。CL）两功能区。（VH和三个恒定区VH和四个恒定区（H链恒定区，可在，例如1. L链功能区分为L链可变区（VL）和L链恒定区（CH1、 CH2CH1、 CH2、C （表示恒定区）IgG 重链 CH1、 CH22. H链功能区IgG、IgA和IgD的H链各有一个可变区和CH3共四个功能区。IgM和IgE的H链各有一个可变区（ CH3和CH4共五个功能区。如要表示某一类免疫蛋白后加上相应重链名称（希腊字母）和恒定区的位置（阿拉伯数字）

8、和CH3可分另用Cy 1、Cy 2和Cy 3来表示。immunoglobulinbetapleatedIgL链和H链中V区或C区每个功能区各形成一个免疫球蛋白折叠（ fold,lg fold ）,每个Ig折叠含有两个大致平行、由二硫连接的B片层结构（sheets ），每个B片层结构由3至5股反平行的多肽链组成。 可变区中的高变区在Ig折叠的 一侧形成高变区环（ hypervariable loops ），是与抗原结合的位置。3. 功能区的作用（1）VL和VH是与抗原结合的部位，其中HVR（ CDR是V区中与抗原决定簇（或表位）互补结合的部位。VH和VL通过非共价相互作用，组成一个FV区。单位I

9、g分子具有2个抗原结合位点（ antigen-binding site ，二聚体分泌型 IgA 具有 4个抗原结合位点，五聚体 IgM 可有 10个抗原结合位点。（2 ） CL和CH上具有部分同种异型的遗传标记。（3） CH2 IgGCH具有补体Clq结合点，能活化补体的经典活化途径。母体IgG借助CH2 部分可通过胎盘主动传递到胎体内。FC& RI有关。（4） CH3: IgGCH3具有结合单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、B细胞和NK细胞Fc段受体 的功能。lgMCH3（或CH3因部分CH4具有补体结合位点。IgE的Cs 2和Cs 3功能区与结 合肥大细胞和嗜碱性粒细胞4. 铰链区（ hinge

10、 region ）铰链区不是一个独立的功能区，但它与其客观存在功能区1、a 2、丫 1、有关。铰链区位于 CH1和CH2之间。不同H链铰链区含氨基酸数目不等，a 1、a 2、丫 丫 2和丫 4链的铰链区较短，只有 10多个氨基酸残基；丫 3和5链的铰链区较长，约含60多个氨基酸残基，其中丫 3铰链区含有14个半胱氨酸残基。铰链区包括H链间二硫键，该区富含脯氨酸，不形成a -螺旋，易发生伸展及一定程度的转动，当VL、VH与抗原结合时此氏发生扭曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与两个抗原决定簇发生互补。由于CH2和CH3构型变化，显示出活化补体、结合组织细胞等生物学活性。铰链区对木瓜蛋白酶、胃蛋

11、白酶敏感，当用这些蛋白酶水解免疫球蛋白分子时常此区发生裂解。IgM和IgE缺乏铰链区。医学全在线（四） J 链和分泌成分含有 8 个半胱氨酸残基，二聚体、五聚体或多聚体的组成以及在体内1. J链（joining chain ）存在于二聚体分泌型 IgA和五聚体IgM中。J链分子量约为 15kD,由于124个氨基酸组成的酸性糖蛋白，含有8个半胱氨酸残基，通过二硫键连接到卩链或a链的羧基端的半胱氨酸。J链可能在Ig又称分泌片（ secretory piece ）, 是分泌 糖蛋白，由上皮细胞合成，以共价形式结合转运中的具有一定的作用。2. 分泌成分（ secretory component,SC型

12、 IgA 上的一个辅助成分，分子量约为75kD，到Ig分子，并一起被分泌到粘膜表面。SC的存在对于抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解具有重要作用。(五)单体、双体和五聚体1. 单体 由一对L链和一对H链组成的基本结构，如IgG、IgD、IgE血清型IgA。2双体 由 J 链连接的两个单体，如分泌型IgA(secretory IgA,SIgA)二聚体(或多聚体) IgA 结合抗原的亲合力( avidity )要比单体 IgA 高。3. 五聚体 由J链和二硫键连接五个单体，如IgM。卩链Cys414 ( C卩3)和Cys575(C端的尾部)对于IgM的多聚化极为重要。在J链存在下，通过两个邻近单体Ig

13、M卩链Cys之间以及J链与邻卩链Cys575之间形成二硫键组成五聚体。由粘膜下浆细胞所合成和分泌的IgM五聚体，与粘膜上皮细胞表面 pIgR(poly-Ig receptor,pIgR) 结合，穿过粘膜上皮细胞到粘 膜表面成为分泌型 IgM(secretory IgM) 。(六)酶解片段1. 本瓜蛋白酶的水解片段 Porter 等最早用木瓜蛋白酶( papain )水解兔 IgG, 从而区 划获知了 Ig 四肽链的基本结构和功能。(1) 裂解部位：IgG铰链区H链链间二硫键近 N端侧切断。( 2)裂解片段： 共裂解为三个片段： 两个 Fab 段(抗原结合段， fragment of antig

14、en binding ),每个Fab段由一条完整的L链和一条约为1/2的H链组成，Fab段分子量为54kD。 一个完整的 Fab 段可与抗原结合， 表现为单价， 但不能形成凝集或沉淀反应。 Fab 中约 1/2H 链部分称为Fd段，约含225个氨基酸残基，包括 VH CH1和部分铰链区。一个 Fc段(可 结晶段，fragment crystallizable ),由连接H链二硫键和近羧基端两条约1/2的H链所组成，分子量约50kDo Ig在异种间免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段。2. 胃蛋白酶的水解片段 Nisonoff 等最早用胃蛋白酶( pepsin )裂解免疫球蛋白。(1)裂解部位：铰

15、链区 H链链间二硫键近 C端切断。( 2)裂解片段：1) F (ab ) 2：包括一对完整的L链和由链间二硫键相连一对略大于Fab中Fd的H链，称为Fd，约含235个氨基酸残基，包括 VH VH1和铰链区。F (ab ) 2具有双价抗体活性， 与抗原结合可发生凝集和沉淀反应。双价的F (ab ) 2与抗原结合的亲合力要大于单价的Fabo由于应用F( ab ) 2时保持了结合相应抗原的生物学活性，又减少或避免了Fc段抗原性可能引起的副作用，因而在生物制品中有较大的实际应用价值。虽然F (ab ) 2与抗原结合特性方面同完整的 Ig 分子一样， 但由于缺乏 Ig 中部分， 因此不具备固定补体以及与

16、细胞 膜表面Fc受体结合的功能。F (ab ) 2经还原等处理后，H链间的二硫可发生断裂而形成两个相同的Fab片段。2) Fc可继续被胃蛋白酶水解成更小的片段，失去其生物学活性。二、免疫球蛋白分子的功能Ig 是体液免疫应答中发挥免疫功能最主要的免疫分子，免疫球蛋白所具有的功能是由 其分子中不同功能区的特点所决定的。(一) 特异性结合抗原Ig 最显著的生物学特点是能够特异性地与相应的抗原结合，如细菌、病毒、寄生虫、 某些药物或侵入机体的其他异物。 Ig 的这种特异性结合抗原特性是由其 V 区(尤其是 V 区 中的高变区)的空间构成所决定的。 Ig 的抗原结合点由 L 链和 H 链超变区组成，与相

17、应抗 原上的表位互补，借助静电力、 氢键以及范德华力等次级键相结合，这种结合是可逆的，并 受到pH、温度和电解浓度的影响。在某些情况下，由于不同抗原分子上有相同的抗原决定 簇，或有相似的抗原决定簇， 一种抗体可与两种以上的抗原发生反应， 此称为交叉反应 ( crossreaction )。2 和单体 Ig (如 IgG、IgD、IgE )10 价，但实际上由于立体构型的抗体分子可有单体、双体和五聚体，因此结合抗原决定簇的数目(结合价)也不相同。 Fab 段为单价，不能产生凝集反应和沉淀反应。F(ab )为双价。双体分泌型IgA有4价。五聚体IgM理论上应为 空间位阻，一般只有 5 个结合点可结

18、合抗原。B细胞主要表达SmIgM和SmIgD,B细胞表面Ig(SmIg)是特异性识别抗原的受体，成熟同一 B细胞克隆表达不同类 SmIg其识别抗原的特异性是相同的。(二) 活化补体1IgM、IgG1、IgG2 和 IgG3 可通过经典途径活化补体。 当抗体与相应抗原结合后， IgG 的CH2和IgM的CH3暴露出结合C Iq的补体结合点，开始活化补体。由于Clq6个亚单位中一般需要2个C端的球与补体结合点结合后才能依次活化Clr和CIs，因此IgG活化补体需要一定的浓度，以保证两个相邻的IgG单体同时与1个Clq分子的两个亚单位结合。当Clq一个C端球部结合IgG时亲和力则很低，Kd为10-4

19、M,当Clq两个或两个以上球部结合两个 或多个IgG分时，亲合力增高Kd为10-8M。IgG与Clq结合点位于CH2功能区中最后一个B 折叠股318322位氨基酸残基(Glu-x-Lys-x-Lys )。IgM倍以上。人类天然的抗A和抗B血型抗体为IgM，血型不符合引韦的输血反应发生快而且严重。2凝聚的 IgA、IgG4 和 IgE 等可通过替代途径活化补体。(三) 结合Fc受体不同细胞表面具有不同Ig的Fc受体，分别用Fcy R、Fcs R、Fca R等来表示。当Ig 与相应抗原结合后，由于构型的改变，其Fc段可与具有相应受体的细胞结合。IgE抗体由于其 Fc 段结构特点，可在游离情况下与有

20、相应受体的细胞(如嗜碱性粒细胞、肥大细胞) 结合，称为亲细胞抗体( cytophilic antibody )。抗体与 Fc 受体结合可发挥不同的生物学 作用。1介导 I 型变态反应变应原刺激机体产生的 IgE 可与嗜碱性粒细胞、 肥大细胞表面 IgE 高亲力受体细胞脱颗粒，释放组胺，合成由细胞Fc RI结合。当相同的变应原再次进入机体时， 可与已固定在细胞膜上的 IgE 结合，刺激细胞脱颗粒， 释放组受，合成由细胞脂质来 源的介质如白三烯、前列腺素、血小板活化因子等，引起I型变态反应。opsonin )。抗体又称热稳定调理素( heat-stable opsonin )。补体与抗体同 中性粒

21、细胞、 单核细胞和巨噬细胞具有高亲和力2. 调理吞噬作用 调理作用(op so ni zation )是指抗体、补体C3bC4b等调理素(op so nin) 促进吞噬细菌等颗粒性抗原。 由于补体对热不稳定， 因此又称为热不稳定调理素( heat-labile时发挥调理吞噬作用， 称为联合调理作用。Fcy Rn, IgE与相应抗原结合后可促进嗜酸搭或低亲和力的 Fcy RI (CD64和Fcy Rn( CD32), IgG尤其是人IgG1和IgG3亚类对于调 理吞噬起主要作用。嗜酸性粒细胞具有亲和力 性粒细胞的吞噬作用。 抗体的调理机制一般认为是： 抗体在抗原颗粒和吞噬细胞之间 桥”从而加强了

22、吞噬细胞的吞噬作用；抗体与相应颗粒性抗原结合后，改变抗原表面电 荷，降低吞噬细胞与抗原之间的静电斥力； 抗体可中和某些细菌表面的抗吞噬物质如肺炎 双球菌的荚膜，使吞噬细胞易于吞噬；吞噬细胞FcR结合抗原抗体复合物，吞噬细胞可被活化。3. 发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用当 IgG 抗体与带有相应抗原的靶细胞结合后， 可与有Fcy R的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、NK细胞等效应细胞结合，发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用( antibodydependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC )。目前 已知。NK细胞发挥ADC(效应主要是通过其膜表面低亲和力F

23、cy R川(CD16所介导的，IgG不仅起到连接靶细胞和效应细胞的作用，同时还刺激NK细胞合成和分泌肿瘤坏死因子和丫干扰素等细胞因子，并释放颗粒，溶解靶细胞。嗜酸性粒细胞发挥ADCC乍用是通过其Fc Rn和Fc a R介导的，嗜酸性粒细胞可脱颗粒释放碱性蛋白等，在杀伤寄生虫如蠕虫中发挥 重要作用。此外，人IgGFc段能非特异地与葡萄菌 A蛋白（stap hylococcus p rote in A,S PA）结合，应用 SPA可纯化IgG等抗体，或代替第二抗体用于标记技术。（四）通过胎盘在人类, lgG 是唯一可通过胎盘从母体转移给胎儿的 lg 。 lgG 能选择性地与胎盘母体一 侧的滋养层细

24、胞结合，转移到滋养层细胞的吞饮泡内，并主动外排到胎儿血循环中。IgG的这种功能与 lgGFc 片段结构有关,如切除 Fc 段后所剩余的 Fab 并不能通过胎盘。 lgG 通过 胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫,对于新生儿抗感染有重要作用。Ig 作为免疫原免疫异种动物、同种异体或在自身体内可引起不不同抗原决定簇存在的不同部位以及在异种、 同种异体或自体中Ig 的抗原性分为同种型、同种异型和独特型第三种不同抗原决三、免疫球蛋白分子的抗原性 lg 本身具有抗原性,将 同程度的免疫性。 根据 lgl 产生免疫反应的差别,可把 定簇。（一）同种型同种型（isotype ）是指同一种属内所有个体共有的

25、Ig抗原特异性的标记，要异种体内 可诱导产生相应的抗体,换句话说,同种型抗原特异性因种属（specics ）而异。同种型的抗原性位于CH和CLH，同种型主要包括Ig的类、亚类，型和亚型。1 .免疫球蛋的类和亚类（ classes and subclasses ）（1）类：决定Ig不同类的抗原性差异存在于H链的恒定区（CH。根据CH抗原性的差异3、Y、a、（即氨基酸组成、排列、构型、二硫键等不同）H链可分为u、Y、a、5和五类，不同H链与L链组成完整Ig的分子别为IgM、IgA、IgD和IgE。在基因水平上，不同类的 H链恒 定区的是由不同的恒定区基因片段所编码。不同类 Ig 在理化性质及生物学

26、功能上可有较大 差异。（ 2）亚类： 同一类 Ig 中由于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异,可分为不同的亚类，亚类间抗原性的差异要小于不同类之间的差异。目前已发现人的a重链有a1和a 2两Ig 不同亚类也是由不同的恒定个亚类，分别与 L链组成lgA1和lgA2。丫重链有4个亚类，但命名为 lgG1、lgG2a、lgG2b 和lgG3。IgM、IgD和lgG,目前尚未发现存在不同的亚类。区基因片段编码。2免疫球蛋白的型和亚型（ types and subtypes ）（CL）,根据CL抗原性的差异（氨2: 1;而在小鼠，97%轻链为K（ 1 ）型：决定 lg 型的抗原性差异存在于 L 链的恒定

27、区 基酸的组成、排列和构型的不同）分为K和入轻链之比约为 型，入型只占3%左右。1、入2、入3和入43和入4在第154（2）亚型：根据入轻链恒定区（ C2）个别氨基酸的差异又可分入 四个亚型。入1和入2在入轻链190位氨基酸的分别为亮氨酸和精氨酸，入 氨基酸分别为某氨酸和丝氨酸。（二）同种异型同种异型（ allotype ）是指同一种属不同个体间的 lg 分子抗原性的不同,在同种异体 间免疫可诱导免疫反应。 同种异型抗原性的差别往往只有一个或几个氨基酸残基的不同,可能是由于编码 lg 的结构基因发生点突变所致, 并被稳定地遗传下来, 因此 lg 同种异型可作 为一种遗传标记（genetic m

28、arkers ）,这种标记主要分布在 CH和CL上。1、1. 丫链上的同种异型丫 1、丫 2丫 3和入4重链上均存在有同种异型标记，目前已发现：Glma、 x、 f、 z； G2mn;G3mg、l g5、 b0、 b1、 b3、 b4、 b5、 c3、 c5、 s、 t、 u、 v； G4m4a、 4b。 共20种左右。其中 G表示入链，1、2、3或4表示亚类入1、入2、入3和入4, m代表标记( marker )。除Glmf和z位于IgG1分子的Cy 1区外，其余的 Gm均位于Fc部位。一条丫链可能同 时具有一个以上的 Gm标志，如白种人常常在丫 1H链Cy 1区有G1mz,Fc部位有G1m

29、a由于 人第14号染色体编码四种IgG亚类的C区基因Cy 1、5 2、Cy 3和Cy 4是密切连锁的， 因此IgGH链各亚类Gm标记可作为间倍体(ha plot ype )遗传给子代。2. a链上的同种异型a 2H链已发现有 A2m1和A2m2两种。A2m1在411、428、458和谷氨酸、467位氨酸上分别为苯丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、缬氨酸；A2m2则分别为苏氨酸、 异亮氨酸和丙氨酸。a1H链上尚未发现有同种异型存在。3. 链上的同种异型目前只发现Em1一种同种异型。位氨基酸入轻链4. K链上的同种异型 旧称为Inv,现分为Km1 2和3。Km1在153位和191 上分别为缬氨酸和亮氨酸，

30、 Km2分别为丙氨酸和亮氨酸，Km3分别为丙氨和缬氨酸。 上尚未发现有同种异型。(三)独特型独特型(idiotype )为每一种特异性IgV区上的抗原特异性。不同抗体形成细胞克隆所 产生的IgV区具有与其客观存在抗体 V区不同的抗原性，这是由可变区中成其是超变区的氨 基酸组成、排列和构型所决定的。所以，在单一个体内所存在的独特型数量相当大，可达 107 以上。独特型的抗原决定簇称为独特位( idiotope ) , 可在异种、同种异体以及自身体 内诱产生相应在的抗体，称为抗独特型抗体(antiidiotypic antibody,a I d ),独特型和抗独型抗体可形成复杂的免疫调节中占有得要

31、地位。四、免疫球蛋白分子的超家族应用DNA序列分析和X晶体衍射分析等研究表明，许多细胞膜表面和机体某些蛋白质分子，其多肽链折叠方式与Ig折叠相似，在 DNA水平和氨基酸序列上与IgV区或C区有较高的同源性，它们可能从同一原始祖先基因(P rimodial an cestral gene)经复制和突变衍生immunogloblin而来。 编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族( immunoglobulin gene superfamily ), 这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族( superfamily,IGSF )。IGSF的成MH(及相关分子，CD)(一) 免疫球蛋白超

32、家族的组成 由于细胞表面标记、单克隆抗体以及基因工程研究的进展，近年来发现属于员已达近百种，主要包括T细胞、B细胞抗原识别受体和信号传导分子，Ig 受体，某些细胞因子受体，神经系统功能相关分子，以及部分白细胞分化抗原(二) 免疫球蛋白超家族的特点Ig 样功能区约含1. IGSF的结构特点IGSF的成员均含有17个Ig样功能区，第个3 5 个股反平行3折叠股各自形成sheet ) , 每个反平行3折叠股由5 10Ig 折叠的作用，大多数功能区内有5575个氨基酸残基，Ig fold )。100 ( 70110)个氨基酸残基，功能区的二级结构是由两个平行B片层的平面( anti-paralle3

33、-pleated个氨基酸基组成，B片层内侧的疏水性氨基酸起到稳定一个二硫键，垂直连接两个3片层， 形成二硫键的两个半胱氨酸间有 使之成为一个球形结构，肽链的这种折叠方式称为免疫球蛋折叠(根据IGSF功能区中Ig折叠方式、两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及与IgV区或C区同源性的程度，IGSF功能区可分为 V组、C1组和C2组。(1) V组：V组功能区的两个半胱氨酸之间含 6575个氨基酸残基，有 9个反平行3折叠 股，女口 IgH 链和 L 链 V 区，TCRx、3、丫、链 V 区，CD4v 区，CD&、3链 V 区，Thy-1, pl gR 和分泌成分(SC) N端四个功能区，CEAN端第

34、一个功能区，PDGFRI近胞膜的功能区等。(2) C1组：又称C组。C1组功能区二个半胱氨酸之间约含5060个氨基酸残基，有7个B折叠股，女0 IgH链和L链C区(y、5和a链的 CH1CH3或卩和链的 CH1CH4 , TCFa、B、Y、S链 C区，MHc I类分子重链a 3功能区，B 2M MHQ类分子a 2和B 2 功能区，CD1 Qa和TL靠近胞膜功能区等。医学全在.线提供(3) C2组：又称H组。C2组功能区的氨基酸排列的顺序类似V组，但形成二硫键的两个半胱氨酸之间所含氨基酸Fc Y RI、Fc Y Rn、FcY R川、Fc s RIIL-6R、M-CSFR G-CSFR SCFR

35、PDGFF第残基数约为5060,有7个B折叠股，这种结构介于V组和C1组之间，如CD3丫、5和链，CD2和LFA-3 (CD58), pIgR靠近胞膜功能区，a链、Fca R, ICAM-1, CEA第2至7个功能区， 1至4功能区，以及 N-CAM CD22 CD48分子等。2IGSF 功能特点 IGSF 的功能是以识别为基础,因此又称为识别球蛋白超家族 (cognoglobulin superfamily )。 IGSF 很可能最起源于原始的具有粘功能的基因,通过复 制和突变衍生形成了识别抗原、细胞因子受体、 IgFc 段受体、细胞间粘附分子以及病毒受 体等不同的功能区。IGSF识别的基本

36、方式有以下几种。(1) IGSF和IGSF相互识别：同嗜性相互作用(heterophilic interaction)如相同神经细胞粘附分子(N-CAM之间的相互识别，血小板内皮细胞粘附分子-1 ( P ECAM-1 CD31) 的相互识别；异嗜性相互作用(heterophilic interaction),女0 CD2与LFA-3 , CD4与MHCI类分子的单态部分(a2和B 2), CD8与MHQ类分子的单态部分(a 3) , p oly IgR与多聚 Ig,Fc Y RI (CD64)、Fcy RH (CD32)、Fcy Rm( CD16 与 IgG Fc 段，Fcy RI与 Ige

37、Fc 段，Fca R (CD89)与 IgA Fc 段，CD28与 B7/BB1 (CD80)等之间的相互识别。(2) IGSF 和结合素(integrin )相互识别：如 ICAM-1 (CD54)、ICAM-2 (CD102 与 LFA-1 (CD11a/CD18 , VCAM-1 ( CD106 与 VLA-4 (CD49d/CD29 之间的相互作用。(3 ) IGSF和其它分子的相互识别：包括TCR识别MHG类或H类分子与抗原复合物，细胞因子受体识细胞因子等。Ig重链基因是由V、D J和C四种不同基因片段所组成。(一) Ig重链可变区(V区)基因 重链可变区基因是由 V、 D、 J 三

38、种基因片段经重排后所形成。10002000kb，包括 V D J三组基1. 重链V区基因的组成编码重链V区基因长约2501000个。根据VH基因片段核酸 (family).人V基因片段约为100个,因片段。(1)重链V基因片段：小鼠 VH基因片段数目为 序列的相似性( 80%同源性)，至少可分为 11 个家族 至少可分为6个家族，每个家族含有 260个成员不等。V基因片段由2个编码区(coding regions) 组成：第一个编码区编码大部分信号序列； 第二个编码区编码信号序列羧基端侧的 4 个氨基酸残基和可变区约 98 个氨基酸残基，包括互补决定区 1 和 2( complementari

39、ty determining region 1 和 2, CDR1和 CDR2。(2) 重链D基因片段：D( diversity)是指多样性。DH基因片段仅存在于重链基因中而不存在于轻链基因。 D基因片段编码重链 V区大部分CDR3小鼠DH共有12个片段，位于 VH和JH基因片段之间，大部分DH片段较为集中，约占6080kb，但靠上游的DH可能位于 VH区域内，最后一个 DH片段与JH基因5端相距约。人类 DH片段可能有1020个左右。(3) 重链的J基因片段：J (joining)指连接，是连接V和C基因片段。JH编码约15 17个氨基酸残基，包括重链 V区CDR3除 DH编码外的其余部分和

40、第 4骨架区。小鼠JH基因 片段有4个，与Cu相距约。人有9个JH,其中6个是有功能的JH基因片段。V、D、J 基因片段经重组连接在一起，组成2 个外显子，一个外显子编码信号序列的大部分，另一个外显子编码信号序列的其余部分和重链可变区。2. 重链可变区基因的移位 在重链基因重排开始时， 二条染色体上都发生 D 基因片段移 位到 J 基因片段而发生 D-J 基因连接。在此以后，只有其中一条染色体上的 V 基因片段与 D-J基因片段连接。VH基因片段5端含有启动子(Promoter) , JH和 5基因片段之间的内 含子中含有转录增强子(transcriptinal enhancer)。如果一条染

41、色体 VH基因与 D-J基因重排无效(non-productive )，另一条染色体的 VH基因片段开始发生移位，与D-J基因片段连接。较少保守、富含 spacer sequence) ， 1 圈 /2 圈定律)，两 各有一个 12 个碱基对片段和一个 23 个碱基某些与 Ig 基因片段重排有关的特殊序列称为识别序列( recognition sequences) ，位 于V基因片段的3端与J基因片段的5端之间以及D基因片段的两侧。V基因片段3端、J 基因片段5端以及D基因片段的两侧也是DNA重排识别信号所在区域，这些识别信号包括三部分：(1)高度保守的回文结构的七聚体(palindromic

42、 heptamer);(2)A/T 的九聚体 (nonamer); ( 3)七聚体和九聚体之间不保守的间隔序列( 含有 121碱基对或 231 碱基对。根据 12/23 碱基对间隔规则(或称 个基因片段的重组仅发生在两个基因片段之间： 对片段的结构1.重链C基因片段重链恒定区基因由多个外显子组成，位于J基因片段的下游，至少相隔。每 1 个外显子编码 1 个结构域( domain) ，铰链区( hinge region) 是由单独的外显子所 编码，但a重链的铰链区是由CH2外显子的5端所编码。大多分泌的Ig重链羧基端片段或称尾端“tail piece ”是由最后一个 CH外显子的3端所编码，而5

43、链的tail piece ”是 由一个单独的外显子所编码。小鼠CH基因约占2000kb，其外显子从5端到3排列的顺序是C卩-C 5 -C Y 3-C 丫 1-C 丫 2b-C 丫 2a-C -C a。人 CH基因外显子排列的顺序是 C -C 5 -C 丫 3-C 丫 1-C 2 ( pseudo 基因)Ca 1-C 丫 2-Cy 4-C 1-C a 2。其中基因片段 Cy 3-C 丫 1-C 2-C a 1和基因片段Cy 2-C 丫 4-C 1-Ca 2可能是一个片段经过一次复制而得，为研究CH基因的起源和进化提供有用的依据。2. 免疫球蛋白类型转换1964年Nossal等发现B淋巴细胞存在着

44、类型的转换。Ig类型转换(class switch)或称同种型转换(isotype switch)是指一个B淋巴细胞克隆在分化过 程中VH基因片段保持不变，而发生CH基因节段的重排、比较CH基因片段重排后基因编码的产物，V区相同而C区不同，即识别抗原特异性不变，而类或亚类发生改变。这种类型转 换在无明显诱因下可自发产生。Ig 类型转换可能通过以下两种机理。(1)缺失模型(deletion model):又称 linear orderly deletiom of H chain genes。(2)RNA的不同剪接：除DNA水平的Ig类型转换形成外，RNA水平的不同剪接(alternative R

45、NAsplicing )也可产生不同的Ig类型。C 和C5基因片段之间无 S区，IgM和IgD共表 达的B细胞系DNA分析表明，Cy和C5基因片段没有发生重排，相同的VH出现在卩或5链的mRNAh,表明它们可能有一个共同的mRNA前体，通过不同的或差异剪接(differentialsplicing) 分别形成卩链和5链 mRNA初级 RNA专录本(primary RNatranscript) 是由VDJ 复合体连接Cu和C5基因片段经转录后形成。如果在剪接过程中切除初级RNA转录本中的C5部分，经加工后形成卩mRNA如去除初级RNA转录本中的 5部分，则加工后形成5 mRNA 这两种mRNA分别被翻译，使单个 B细胞同时产生卩和5链，同