第三章抗体(antibody)

1、第三章第三章 抗体抗体（Antibody)免疫球蛋白免疫球蛋白（Immunoglobulin)1890年德国学者年德国学者Von Behring哈.哈.哈！ + 血清白喉杆菌白喉杆菌白喉外毒素白喉外毒素特异结合血清血清=?=? 1939-1940年Tiselius和Kabat用鸡卵清蛋白（ovalbumin) 免疫家兔。Immune seraNormal sera第一节第一节 免疫球蛋白的结构与类别免疫球蛋白的结构与类别一、抗体的基本结构一、抗体的基本结构1 1 抗体是免疫球蛋白抗体是免疫球蛋白 抗体（抗体（Antibody，Ab）是存在于动物血清中的一是存在于动物血清中的一类类由浆细胞分泌的

2、由浆细胞分泌的具有免疫学功能的具有免疫学功能的球形球形糖蛋白。糖蛋白。 能特异性与抗原结合，从而引发能特异性与抗原结合，从而引发 一系列的免疫学一系列的免疫学效应。抗体是体液免疫应答的主要产效应。抗体是体液免疫应答的主要产 物物 ，也称为也称为免疫球蛋白免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig)。 -球蛋白组分：球蛋白组分：IgG 主要抗体类型主要抗体类型-球蛋白组分：球蛋白组分：IgM、IgA、IgE、IgD2-球蛋白组分球蛋白组分:IgAglobulinalbumin2 2 免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构 R. Porter蛋白酶水解抗体；蛋白酶水解抗体； Edelman还

3、原抗体；还原抗体； 抗体的分子结构。抗体的分子结构。(Papain)(pepsin)Fragment antigen bindingFragment crystallized2 免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构 R Porter蛋白酶水解抗体；蛋白酶水解抗体； Edelman还原抗体；还原抗体； 抗体的分子结构。抗体的分子结构。Edelman等用巯基乙醇还原抗体后，等用巯基乙醇还原抗体后，SDS-PAGE电泳得到大小两条带电泳得到大小两条带巯基乙醇重链H轻链LIgG M kD9766433120142 免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白的基本结构 R Porter蛋白酶水解抗体；蛋白酶水解

4、抗体； Edelman还原抗体；还原抗体； 抗体的分子结构。抗体的分子结构。免疫球蛋白分子结构（免疫球蛋白分子结构（IgG）高变区（高变区（CDR）抗体分子结构抗体分子结构l外形外形 “Y”形形 l链（链（chains) 2条重链条重链(Height chains), 约约55kD，550aa。分类：分类：根据根据H链恒定区氨基酸的组成和排列顺序不同，链恒定区氨基酸的组成和排列顺序不同，将重链分为将重链分为、 、 、 ；Ig分为分为IgA、 IgG、 IgD、 IgM、IgE。亚类：亚类：同类同类Ig根据铰链区氨基酸组成、重链二硫键的数根据铰链区氨基酸组成、重链二硫键的数目和位置不同，可分为不

5、同亚类。目和位置不同，可分为不同亚类。 IgG1IgG4；IgA1、IgA2。 l2条轻链（条轻链（Light chains)，约，约25kD，250aa, 分型：分型：和和型。型。14四个亚型。四个亚型。意义：意义：*一个天然一个天然Ig分子的两条轻链的型别总相同。分子的两条轻链的型别总相同。*和和比例异常可反应免疫功能异常。比例异常可反应免疫功能异常。 二硫键二硫键 重链、轻链内和之间，存在链内和链间二硫键重链、轻链内和之间，存在链内和链间二硫键l分区分区(Regions） 轻链：可变区（轻链：可变区（VL），恒定区（），恒定区（CL） 重链：可变区（重链：可变区（VH），恒定区（），恒定

6、区（CH） 重链铰链区（重链铰链区（Hinge region) 富含脯氨酸，增强捕捉抗原的强度，对蛋白酶敏感。富含脯氨酸，增强捕捉抗原的强度，对蛋白酶敏感。IgMIgM和和IgEIgE无铰链区。无铰链区。l结构域（结构域（domains） Ig分子的每条肽链均可由链内二硫键折叠为几个分子的每条肽链均可由链内二硫键折叠为几个球形的环肽区域，叫球形的环肽区域，叫功能区功能区或或结构域结构域，每个功能区具，每个功能区具有相应的功能。有相应的功能。 VH :CDR1,CDR2,CDR3（FRs） VL :CDR1,CDR2,CDR3 （FRs） CH :CH1 CH2 CH3（、 ） CH1 CH2

7、CH3 CH4（,） CL ：决定决定Fab特异性特异性 l功能位点（功能位点（Functional sites） Fab：抗原特异性结合位点（：抗原特异性结合位点（ VH -CH1 / VL - CL ) CH2（CH3）：补体结合位点，激活补体。）：补体结合位点，激活补体。 Fc：抗体与膜受体结合位点：抗体与膜受体结合位点(CH2CH3.）二二 免疫球蛋白的类型免疫球蛋白的类型重链（重链（H）：）： 5类（类（classes）：）： 、 、 亚类（亚类（subclasses）：）： 1、2； 1、2、 3、 4轻链（轻链（L）：）： 2型（型（types）：）： 、 亚型（亚型（subty

8、pes）：）： 1、 2、 3、 4（小鼠）（小鼠）重链的重链的5种类和轻链种类和轻链2型构成型构成5类类免疫球蛋白免疫球蛋白： IgG、 IgA 、 IgM、IgE、IgD 1.类和亚类（根据类和亚类（根据H链的抗原性不同）链的抗原性不同） IgG (gamma) IgA (alpha) IgM (mu) IgD (delta) IgE (epsilon) (1)类类2.型和亚型型和亚型(根据轻链根据轻链C区抗原特异性不同分型区抗原特异性不同分型) (1)型型 (kappa)型型 (lambda)型型(2)亚型亚型(链链)： OZ(+) (或或1) ：第：第190位位(亮氨酸亮氨酸) OZ(

9、-) (或或2) ：第：第190位位(精氨酸精氨酸) Kern(+)(或或3) ：第第154位位(甘氨酸甘氨酸) Kern(-)(或或4) ：第第154位位(丝氨酸丝氨酸)抗体的类型抗体的类型三、抗体的类型三、抗体的类型（一）（一）同种型（同种型（isotype） 同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性，其抗原决定簇主要存在于异性，其抗原决定簇主要存在于Ig的的C区。区。（二）同种异型表位（二）同种异型表位allotype 含义：含义：同一种属不同个体的同一种属不同个体的Ig分子的抗原特异性不同的标分子的抗原特异性不同的标志。分布在志。分布在C

10、区。区。 意义：意义：在异种个体和同种异体在异种个体和同种异体间可诱导产生相应抗体。个间可诱导产生相应抗体。个体标志。体标志。 （三）独特型（三）独特型(idiotype，Id)表表位位 独特型抗原。独特型抗原。 Ig的的V区区所具有的独特的所具有的独特的氨基酸序列和空间构象，是氨基酸序列和空间构象，是自体自体Ig分子抗原特异性标志。分子抗原特异性标志。一定条件一定条件下可在自身体内诱下可在自身体内诱导相应抗独特型抗体导相应抗独特型抗体（AId）。主要参与免疫调节。主要参与免疫调节。l分泌型分泌型（secreted Ig, SIg）存在于体液，存在于体液，大多具有抗体的功能。大多具有抗体的功能

11、。l膜型膜型（membrane Ig, mIg）存在于存在于B细胞细胞表面，是表面，是B细胞的抗原受体（细胞的抗原受体（BCR）四、四、 抗体的类型及功能多样性抗体的类型及功能多样性 (一) IgG （/或或 / ） 1.一般特性一般特性 (1) 单体分子；单体分子； (2) 四个亚类；四个亚类； (3) 血清中含量最高血清中含量最高(75-80%Ig)； (4) 半衰期最长半衰期最长(2123天天)； (5) 35岁达成人水平岁达成人水平(8.017mg/ml)； 2.生物学活性生物学活性(1) 通过胎盘（新生儿抗感染）；通过胎盘（新生儿抗感染）；(2) 激活补体（裂解细胞）；激活补体（裂解

12、细胞）；(3) 调理作用调理作用（促进吞噬促进吞噬）；）；(4) 介导介导ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒（抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用，作用，antibody dependent cell-mediated cytotoxicity）。）。二二、IgM （/） 1. 五聚体，分子量最大五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白；，又称巨球蛋白； 2. 人类发育过程中最早合成的人类发育过程中最早合成的Ig； 3. 体液免疫应答最先产生的体液免疫应答最先产生的 Ig 感染早期免疫；感染早期免疫； 4. 占血清占血清Ig含量的含量的510%； 5. 半衰期半衰期5天天 血清中特异性血清中

13、特异性IgM 水平增高提示有近期感染；水平增高提示有近期感染； 6. 激活补体；激活补体； 7. IgM不能通过胎盘不能通过胎盘 脐带血或新生儿血清中脐带血或新生儿血清中IgM 水平升高表水平升高表明胎儿有宫内感染；明胎儿有宫内感染； 8. B细胞膜细胞膜IgM（mIgM） 体液免疫应答；体液免疫应答；IgM是是B细胞抗原细胞抗原受体的主要成分受体的主要成分.IgM J 链IgM 抗抗 体体 结结 构构分分 泌泌 型型 IgM膜膜 型型 IgMsIgM Iga a Igb b Iga a Igb b再次应答初次应答初次免疫初次免疫再次免疫再次免疫天 数0 7 14 21 28 35 42100

14、000 10000 1000 100 10 1 0抗原特异性血清抗体滴度（Log）IgGIgM 三、三、IgA / 1.两种类型两种类型 2.半衰期半衰期6天；天； 3.占血清占血清Ig含量的含量的1015%； 4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附； 5.聚合聚合IgA激活补体替代途径。激活补体替代途径。 血清型：血清型：IgA1，单体；，单体；分泌型：分泌型：sIgA2，二聚体，二聚体, 粘膜局部浆细胞合成；粘膜局部浆细胞合成； 分泌片由粘膜上皮细胞合成；分泌片由粘膜上皮细胞合成； J 链分泌片IgA dimerOrigin of Secreto

15、ry Component of sIgA 四、四、IgD（/） 1. 单体单体分子分子 2. 存在存在形式：形式：分泌型分泌型 血清中，功能不清；血清中，功能不清； 膜结合膜结合型型 B细胞表面细胞表面, 3. 意义意义 （1）是）是B细胞成熟的重要标志；细胞成熟的重要标志； （2）抗原受体，对）抗原受体，对B细胞活化、增殖和分化起调节作用；细胞活化、增殖和分化起调节作用； 4. 占占血清血清Ig含量含量的的0.2%； 5. 半衰期半衰期3天。天。 五五、IgE / 1. 单体分子；单体分子； 2. 血清中含量最低血清中含量最低(占占Ig的的0.002%)； 3. 种系进化中出现最晚；种系进化

16、中出现最晚； 4. 呼吸道和胃肠道浆细胞产生；呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 5. 介导介导型超敏反应；型超敏反应；p268 6. 过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。水平增高。免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能（一）特异性结合抗原（一）特异性结合抗原l免疫清除或中和免疫清除或中和（二）效应功能（二）效应功能l激活补体系统激活补体系统l调理作用调理作用lADCC （抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）（抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）l穿过胎盘和粘膜（过继或被动免疫）穿过胎盘和粘膜（过继或被动免疫）l参与超敏反应参与超敏反应l免疫调节免疫调

17、节抗体的主要免疫功能抗体的主要免疫功能IgGIgMIgA/SIgAIgDIgE存在形式存在形式单体单体五聚体五聚体单体单体/二聚二聚体体单体单体单体单体相对分子质量相对分子质量(1000)146970160/385184188血清中总血清中总Ig百分百分含量含量7580510101510.002半衰期半衰期235633出现时间出现时间 出生后出生后三个月三个月出生前出生前出生后四个出生后四个月月晚晚晚晚五大类免疫球蛋白特性比较（五大类免疫球蛋白特性比较（1）IgGIgMIgAIgDIgE与补体结合能力与补体结合能力中和作用中和作用调理作用调理作用ADCCADCC参与粘膜防御参与粘膜防御能穿透胎

18、盘能穿透胎盘与细胞结合与细胞结合参与超敏反应参与超敏反应五大类免疫球蛋白特性比较（五大类免疫球蛋白特性比较（2 2）出生后四个月胚胎末期第二节第二节 抗体多样性抗体多样性抗体多样性产生的机制抗体多样性产生的机制基因重排的结果基因重排的结果1 轻重链轻重链V区基因重排的结果区基因重排的结果2 轻重链之间的组合轻重链之间的组合3 连接多样性连接多样性体细胞高频突变多样性体细胞高频突变多样性外显子1内含子 RNA转录本mRNA 蛋白质多肽链基因1基因2基因3基因4外显子2外显子4外显子3内含子内含子 染色体DNA 完整基因基基 因因 的的 结结 构、构、 转转 录录 与与 翻翻 译译V3VnJ1J2

19、J3J4V1V2CJ5前前 B B 细胞细胞 DNADNAV1V2V3VnJ3J1J2J4CJ5基因重排基因重排J5CRNA RNA 剪切剪切V2J4 VL CLV1V2J4CJ5成熟成熟 B B 细胞细胞 DNADNA初级转录本初级转录本V1V2J4CJ5J4V2CmRNA mRNA L VH Cm1.胚系基因2.基因重排3.重排基因4.RNA转录本5.mRNA剪切6.成熟mRNA7.Igm前体多肽 V1 V2 V3 Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca V1 V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca V1 V2 D2 J3 J4 C

20、m Cd Cg Ce Ca V2D2J3 J4 Cm Cd V2D2J3 Cm Cd V2D2J3 CdCmJ4J4 V2 D2 J3 Cm V2 D2 J3 Cd L VH Cd Ig 重重 链链 基基 因因 重重 排排 L VH Cg V2 D2J3 J4 Cg V2D2 J3 Cg V2 D2 J3 Cg V1 V2 D2J3 J4 Cg Ce Ca V2 D2J3 J4 Cm Cd Cg V2D2J3 Cg 1. 重排基因2. DNA再次重排3. RNA转录本4. mRNA剪切5. 成熟mRNA6.Igg 前体多肽 V1 V2 D2J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca Ig 分分 子子 类类 别别 转转 换换 的的 机机