医学免疫学课件：免疫球蛋白

Immunoglobulin

免疫球蛋白Contents免疫球蛋白的结构★★★★★免疫球蛋白异质性★★免疫球蛋白的功能★★★★免疫球蛋白的特性★★★★人工制备抗体★★★抗体产生的基因重排机制★第一部分免疫球蛋白的结构★★★★★抗体(Antibody,Ab)由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合、具有免疫功能的球蛋白。免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白

分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能膜型：B细胞膜上的抗原受体概念AbIg抗体和免疫球蛋白的关系Nobelprizewinnersforantibodiesresearch1901vonBeringSerumtherapy1908Ehrlich&MetchnikoffAbproduction1972Edelman&PoterAbstructure1977Yalowradioimmunology1984Koler,Milstein&JerneMonoclonalAb1987TonegawaGeneofAbEmilvonBehring1854-1917,NobelPrizein1901fordemonstratingthatcirculatingantitoxinsagainstdiphtheriaandtetanustoxinsconferredimmunity.DiscoveryandapplicationofantibodyPaulEhrlich,NobelPrizein1908fordemonstratingproductionofantibodyDiscoveryandapplicationofantibodyRodneyPorter1917-1985NobelPrizein1972GeraldEdelman1929--NobelPrizein1972AbstructureProductionofMcAbGeoregesKohler1946-CesarMilsteinNobelPrizein1984SusumuTonegamaNobelPrize1987免疫球蛋白的结构

★★★★★一、基本结构（一级、二级结构）二、附属成分（附属结构）三、水解片段（水解结构）一、基本结构两条相同的重链和两条相同的轻链连接而成连接的四肽结构。1.重链和轻链分子量比较大(50-75kD)据重链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同，可分为5类不同的同种型有不同的特征一、基本结构重链(Heavychain,H)1.重链和轻链免疫球蛋白分类(Class)IgG-Gamma(γ)heavychainIgM-Mu(μ)heavychainIgA-Alpha(α)heavychainIgD-Delta(δ)heavychainIgE-Epsilon(ε)heavychain分子量比较小25kD据恒定区氨基酸的组成和排列顺序，可分为k和链同一Ig上的两轻链同型一、基本结构轻链(Lightchain,L)1.重链和轻链2.可变区和恒定区一、基本结构Ig重链和轻链的近N端110个氨基酸变化比较大，称为可变区,即VH

和VL其中有的区域特别易变化，称为高变区(hypervariableregion，HVR1-3),其它部分叫骨架区(frameworkfegion,FR1-4)高变区是抗原的结合部位，与抗原决定基形成一个互补的表面，称互补决定区(complementaritydeterminingregion,CDR1-3)2.可变区和恒定区一、基本结构可变区(variableregion,V区)Figure3-6Figure3-7Figure3-8轻链和重链的近C端的氨基酸变化比较小，称为恒定区，CH和CL不同类Ig的恒定区长度不同，如CH1-3(4)

同种的同类Ig的恒定区比较固定，故有相同的二抗2.可变区和恒定区一、基本结构恒定区(Constantregion,C区)位于CH1和CH2之间；富含脯氨酸，易弯曲，利于与抗原表位的结合；易水解(木瓜蛋白酶等)。3.铰链区(hingeregion)

一、基本结构Ig分子肽链折叠形成的球形有功能的结构域(domain),约110个氨基酸组成一个结构域。折叠形成两个片层结构，中间由二硫键垂直连接，桶状或三明治。4.结构域(二级结构)一、基本结构J链(Joiningchain)浆细胞合成的富含半胱氨酸的连接单体成多聚体的肽链。分泌片(Secretorypiece,SP)粘膜上皮细胞合成的非共价结合于IgA并起转运保护作用的含糖肽链。二、附属结构

ADDITIONALSTRUCTURE三、水解片段

PROTEOLYTICSTRCUTURE酶木瓜蛋白酶(papain)胃蛋白酶(pepsin)片段抗原结合片段(fragmentantigenbinding,Fab)可结晶片段(fragmentcrystallizable,Fc)木瓜蛋白酶(papain)的水解片段部位：重链铰链区二硫键连接的近N端片段：两个Fab段，一个Fc功能：Fab能结合抗原，但不凝集或沉淀

Fc可与细胞上的受体结合三、水解片段胃蛋白酶(pepsin)的水解片段部位：重链铰链区二硫键连接的近C端片段：一个F(ab’)2段，一个pFc’功能：F(ab’)2段能结合抗原，可凝集或沉淀;

pFc’无生物活性三、水解片段SUMMARY:StructureofAb第二部分免疫球蛋白的异质性★★免疫球蛋白异质性免疫球蛋白异质性表现为：不同抗原表位刺激机体产生不同的Ig；Ig具有不同的类别和型别；相同类型的Ig具有不同的特异性。不同抗原甚至同意抗原刺激B细胞产生抗体，在其抗原特异性及抗体类型等方面都不尽相同。免疫球蛋白的类型根据重链恒定区氨基酸的组成将Ig分为5类(class)：

IgG、IgA、IgM、IgD、IgE

根据铰链区氨基酸组成和重链二硫键数目及位置，将Ig分为不同亚类(subclass):IgG有4个亚类IgG1-IgG4IgA有2个亚类IgA1和IgA2免疫球蛋白异质性根据轻链氨基酸的组成将Ig分为2型(type)：κ和型据链恒定区个别氨基酸的差异，可分不同亚型(subtype)，如1-4

免疫球蛋白的类型免疫球蛋白异质性外源因素所致的异质性----免疫球蛋白的多样性外源性抗原种类、数目繁多；天然抗原分子结构复杂，含有多个抗原表位；Ig的多样性是机体对抗原的精确应答。免疫球蛋白异质性内源因素所致的异质性同种型(isotype)：存在于同种抗体分子中的抗原表位；为种属型标志，位于IgC区同种异型(allotype)：存在于同种内不同个体间的免疫原性；为个体型标记，位于IgC区和V区独特型(idiotype,Id)：由于CDR区的不同显示出的不同免疫原性；为免疫球蛋白分子的标志，位于IgV区免疫球蛋白异质性同种型：同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志同种异型：同一种属不同个体间Ig分子具有的不同抗原特异性标志独特型：每个Ig分子所特有的抗原特异性标志第三部分免疫球蛋白的功能★★★★抗体的功能IgV区：1.识别并特异性结合抗原2.中和效应-中和毒素和病毒IgC区：3.激活补体(IgG1-3，IgM)4.结合Fc段受体，介导生物学效应：调理作用：抗体、补体促进吞噬细胞的吞噬功能（MΦ）ADCC：具有杀伤活性的细胞通过其FcR识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞（NKcell）介导Ⅰ型超敏反应（IgE）5.穿过胎盘(IgG)和黏膜(sIgA)6.对免疫应答有正、负调节作用Figure9-24AbneutralizebacterialtoxinsofG+bacterium中和细菌毒素Abblocktheadherenceofbacteriatohostcells阻断抗原粘附宿主细胞Figure9-28Abskillthebacteriabythehelpofcomplement协助补体杀菌调理作用(opsonization)抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的Fc受体(Fcreceptor,FcR)结合，从而增强吞噬细胞的吞噬功能。增强吞噬调理作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用

Antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC

具有杀伤活性的细胞通过其Fc受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞。NK细胞是介导ADCC的主要细胞。第四部分免疫球蛋白的特性★★★★DifferentantibodyisotypesarefoundindifferentpartsofthebodyIgGIgMIgAIgEIgDIgG

再次免疫应答的主要抗体1.themostcommon,mostimportant,mostcontentantibodiesinourbodies.Firstantibodyclassdiscovered,itrepresents~80%ofantibodiesintheblood2.theonlyclassofimmunoglobulinthatcancrosstheplacentainhumans(FcRn)3.theonlyIgtobindwithSPA.IgM

早期产生的抗体1.IgMpentamericmacroglobulin2.IgMiscomposedearlyinfetus,andearlyinimmuneresponse.3.naturalantibodiesagainstbloodcelldeterminants.4.immaturemarkerofBcellsIgA

黏膜免疫的主要抗体1Thepredominant

formsofIgAissIgA.2thepredominantimmunoglobulinproducedbyBcellsinPeyer’spatches,tonsils,andothersubmucosallymphoidtissues.IgDB细胞发育分化成熟的标志1tracesofitarenormallyfoundintheblood.2ThefunctionofIgDinserumisunknown.3thematuremarkerofBcellsIgEI型超敏反应mediatorsubstancesthatleadtoallergic(IType)disease.HumanImmunoglobulinsAntibodyclasseshavedistinctandoverlappingfunctions第五部分人工制备抗体★★★第一代：多克隆抗体

抗原免疫动物所得到的血清，含有多种抗体的混合物，称多克隆抗体(polyclonalantibodies).特异性不高，容易出现交叉反应。第二代：单克隆抗体(monoclonalantibodies,mAb)用杂交瘤技术得到的抗体，由一个B细胞克隆产生的同源抗体，称单克隆抗体.其结构高度均一，纯度高，特异性强，无交叉反应。人工制备抗体第三代：基因工程抗体(geneticengineeringantibody)

鼠源mAb在应用中存在的主要问题：人抗鼠抗体(humananti-mouseantibody,HAMA)的产生。基因工程抗体：借助DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接和修饰，重新组装而成的新型抗体分子。人工制备抗体基因工程抗体的发展方向：人源化；小型化；多功能化嵌合抗体(chimericAb)鼠V+人C改型抗体(reshapedAb)鼠CDR+人FR和C区小分子抗体：仅由Fab或Fv组成的抗体多功能抗体：双功能抗体、抗体融合分子等第六部分抗体产生的基因重排机制★SomanyAb,howthegenemanageit?Problem:Eachindividualcanmake1Mto1Bdifferentantibodies.Eachrequiresacomplexgeneticcode.Notenoughgenes!~10differentconstantregionsMillionsofdifferentvariableregionsWhy?GenomicOrganizationofheavy-andlight-chainsegments重链基因的重排、RNA处理和蛋白质表达的过程Combinations40X530X465X27X6200+12010,53032010,530X=3,369,600V(D)J:H/L:Numberofgenesegmentsk40+5=45l30+4=34H65+27+6=98totalgenesegments177重点1.抗体、免疫球蛋白、单克隆抗体、ADCC2.抗体结构3.抗体功能练习题-选择题

1.抗体与抗原结合的部位是

A．VHB．VLC．CHD．CLE．VH和VL

2.在免疫应答过程中最早合成的Ig是A．IgAB．IgMC．IgGD．IgDE．IgE3.新生儿在母乳中获得的Ig是A．IgA类抗体B．IgM类抗体C．IgG类抗体D．IgD类抗体E．IgE类抗体4.免疫接种后首先产生的抗体是

A．IgAB．IgMC．IgGD．IgDE．IgE5.IgM的抗原结合价为A．一价B．二价C．五价D．八价E．十价6.介导NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞发挥ADCC效应的Ig主要是A．IgAB．IgMC．IgGD．IgD E．IgE练习题-选择题

1.抗体与抗原结合的部位是

A．VHB．VLC．CHD．CL

E．VH和VL2.在免疫应答过程中最早合成的Ig是A．IgA

B．IgMC．IgGD．IgDE．IgE3.新生儿在母乳中获得的Ig是A．IgA类抗体B．IgM类抗体C．IgG类抗体D．IgD类抗体