免疫球蛋白授课

1免疫球蛋白

（immunoglobulin，Igs）2经典Ig的概念

◆Ig基因重排只发生在B细胞

Ig来源于B细胞◆Ig具有基本的4肽链结构

由重链及轻链组成异源二聚体◆

Ig基因重排是Ig表达的前提

可变区具有无限的多样性◆Ig是重要的免疫分子

作为BCR识别抗原与发挥抗体活性3Ig—

生物体最奇妙的分子无限的多样性功能与结构的双重性可变区——抗原结合恒定区——生物学效应功能不同的类、亚类及型别分泌型和膜型表达4与Ig有关的诺贝尔奖获得者1901vonBering（德国人）

血清治疗1908Ehrlich（德国人）

&Metchnikoff（俄国人）

抗体生成、吞噬1972Edelman(美国人)

&Porter(英国人)抗体分子结构1977Yalow

（美国人）

放射免疫测定1984Koler（德国人）

Milstein(英国人)&Jerne(丹麦人)单克隆抗体1987Tonegawa(日本人）Ig基因结构

1890年，vonBehring和北里柴三郎(日，Kitasato)在德国Koch实验室从白喉毒素免疫的动物体内发现了第一种抗体：白喉抗毒素，从而挽救了成千上万

的白喉患儿,死亡率从60%降到26%。

5抗体的发现：开创了人工被动免疫法提出了抗体及抗原的概念1901年获第一届诺贝尔奖Jenner创造牛痘苗巴斯德发现细菌Roux和Yersin发现了白喉杆菌外毒素6抗体是如何产生的？（半个世纪）抗体形成的侧链学说PaulEhrlich（德，1854…1916）是体液免疫的倡导者。发生凝集、沉淀等现象。建立了血清学诊断方法。

他和梅契尼可夫共获1908年的诺贝尔生理和医学奖。Ehrlich于1908年提出了侧链学说(sidechaintheory)。这个学说的基本含义是：机体细胞表面具有多种不同的侧链(受体)，细菌毒素可与相应的侧链结合，对细胞起到某种刺激作用，促使与该毒素相结合的侧链过剩产生。过剩产生的侧链(即抗体)释放到体液中，由于它能与毒素结合，而妨碍了毒素与细胞的结合，发挥抗毒素的作用7抗体形成的模板学说直接模板学说：在20世纪30年代Haurowitz等人认为抗体分子的结构是在抗原直接影响下形成的，并提出了抗体生成的模板学说（templatetheory）间接模板学说：Pauling及Burnet等人又进一步对模板学说进行了修正，认为抗原是通过干扰胞核DNA而间接影响下形成的，并提出了抗体生成的间接模板学说这一学说主宰了以后近30年的免疫学进展。它片面地强调了抗原对机体免疫反应的作用，而忽视了机体免疫反应的生物学过程。8抗体形成的免疫选择学说克隆选择学说：Burnet于1959年提出了细胞克隆选择学说（clonalselectiontheory）。提出了主要观点——抗原的作用是作为一个选择因素而不是作为一个指令或模板。Burnet因此获得了1960年诺贝尔奖主要思想：机体存在针对各种抗原的抗体产生细胞每种细胞只能产生一种特异性抗体抗原刺激后产生记忆细胞未成熟的抗体产生细胞接触抗原后会发生克隆删除突变导致了多样性抗体的产生FrankMacFarlaneBurnet1960年获诺贝尔奖9抗体产生细胞膜型Ig（BCR）记忆性抗体产生细胞克隆增殖的抗体产生细胞免疫选择10

曾经认为所有的体细胞是抗体产生细胞1949年AstridFagreus发现--浆细胞为抗体产生细胞.上个世纪60年代发现--B细胞是浆细胞前体细胞

抗体产生细胞的发现：B淋巴细胞浆细胞分泌型Ig11单克隆抗体的制备（1975）Koler（德国人）

Milstein(英国人)&Jerne(丹麦人)（1984年获诺贝尔奖）12γ球蛋白（丙种球蛋白）发现

1937年，Tiselius&Kabat用电泳方法分离血清蛋白发现：

Ig电泳区带：大部分Ig在γ区带曾有γ球蛋白（丙种球蛋白）之称13Edelman与Rodney.R.Porter等：20世纪50年利用多发性骨髓瘤患者的血清及尿液作为材料，用酶切等多种化学方法，研究了抗体的基本化学结构。1964年世界卫生组织将其统一命名为免疫球蛋白。1969年Edelman完成了人类免疫球蛋白全部一级结构的测定，Edelman抗体结构的发现：Edelman&Porter发现抗体的重链和轻链结构;1972年获诺贝尔奖14SusumuTonegawa发现Ig的基因重排NobelPrize1987利根川进认为，“不敢冒险的人，或者只会考试得分的人，是不适合于搞科研的”，“科学家的最重要的才能是要有怀疑的能力，要有丰富的想象力”。

利根川进(日，S.Tonegawa)：20世纪70年代他进一步阐明了免疫球蛋白的基因结构，证实了其基因的重排和突变是抗体多样性的根据，使免疫球蛋白多样性的遗传控制找到了依据。

抗体的基因结构及重排的发现15Ig的分子结构

Ig基因结构和重排机制Ig多样性的产生及类别转换的机制非B细胞来源的Ig研究进展16免疫球蛋白的分子结构17一、免疫球蛋白的基本结构

1、四肽链结构经二硫键共价结合2条重链和2条轻链18图.重链和轻链V区中的高变区2、可变区可变区（variableregion,V区）：免疫球蛋白轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域称为可变区，分别占重链的1/4和轻链的1/2。1920相关的概念CD（complementarity-determiningregion,CDR）：互补决定区FR（frameworkregion,FR）：骨架区Epitope:表位Paratope:旁位Idiotopes：独特位Idiotype：独特型213、恒定区（constantregion)＊同种型（isotype）：同种间所有正常个体都具有的Ig抗原特异性，称同种型(isotype)。＊同种异型（isotype）：同种异型指同一种属不同个体间Ig的抗原特异性，又称遗传标志。主要表现在Ig分子上的CH和CL上一个或数个氨基酸的差异。任何一种Ig类别在同一个体，及同一种属间都具有相同的序列。224、人体的Ig主要有五类：IgM、IgA、IgG、IgD、IgE235、人体的Ig糖基化24

Ig的基因结构及重排25编码Ig的基因分别位于不同的染色体，在人类重链（heavychain)基因位于14号染色体；κ链（kappachain）基因位于2号染色体；λ链（lamdachain)基因位于22号染色体。每条肽链的编码基因可分为V区和C区两大部分。26早在60年代Dreyer和Bennet等曾提出一假设，他们认为编码Ig肽链的基因是由二种基因组成。并且在胚胎期是彼此分隔的，在B细胞分化发育过程中才彼此拼接在一起。2728

Ig重链基因的重排29

Igkappa链基因的重排3031Ig基因可变区重排的两个必要条件（1）重组信号序列（recombinationsignalsequences,RSS）:由七聚体、九聚体以及两者间的间隔序列组成

在各基因片段两侧存在（2）重组活化酶(recombinase)

由重组活化基因（RAG）编码有RAG-1和RAG-2两种

RAG出现于B细胞发育早期32“12-23规则”κ:V-1223-Jλ:V-2312-JH:V-2312-D-1223-JRAG1RAG233重组信号序列(RSS)VκregionJκregion34通过RSS形成茎襻状结构353637

Ig基因同型排斥（isotype

exclusion）38

Ig基因等位排斥（Allelicexclusion

）39Ig产生多样性的机制401、重排造成的多样性一、抗原诱导前（天然发生的）412、连接造成的多样性：即V(D)J重组时接头处的变化，出现N区和P核苷酸的插入V-regionN1

PD-regionN2J-regiontgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg..........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactgg

tgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgg.......gatgttatgattggat........ttcatacagc.......tgactactgg

tgtgcgaga..tgg.......gatgttatgattggat........tctatacagc.......tgactattgg

tgtgcgaga..tggaatg...........ttatgattggattttata..cagc

.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc

.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtacca....caaacctgaac

gtattactatggttcggggaccga.......accccc........gactactggtgtacca....

caaacctgaacgtattactatggttcggggaccga.......accccc........gactactggtgtgcgaaag.tgcggtatagtgagagttacta........tgactcttggtgtgcgaaag.tgcggtatagtgagagttacta........tgactcttgg423、D基因形成的多样性D-D融合10%D

反向连接7%

VDDJCVDJCDVDJC43体细胞高突变:成熟B细胞经抗原刺激后发生的序列高频率随机突变，局限于V区，多发生于CDR区，其中RGYW（R＝A/G，Y＝C/T，W＝A/T）基序是突变的一个规律；与Ig亲和力成熟相关。1、体细胞高突变(somatichypermutation)二、抗原诱导的V区序列的改变活化诱导胞嘧啶核苷脱氨酶（activation-induceddeaminase，AID）脱去基因组胞嘧啶的氨基后，起始了体细胞高频突变；突变反应的最后，进行尿嘧啶错配和碱基剪切修复。这种突变的频率很高，修复的机制又很容易出错。44FR1FR2FR3FR4CDR1CDR2CDR3VariabilityIndex257550100氨基酸残基150100500体细胞高突变45基因转换:指IgV区基因的核苷酸置换；主要是通过IgV区5’端的假基因VL（ψVL）和VH(ΨVH)取代结构相似的重排后的V-J-L和V-D-J-H基因中的VL和VH基因，有时也是插入或删除，发生在单个B细胞发育早期，是抗体多样性产生的基因调节机理之一；可产生更高亲和力的抗体。2、基因转换(geneconversion)46此种基因转换机制在鸡和兔是B细胞中Ig多样性产生的主要机制