[免疫学]免疫球蛋白

1、第四章 免疫球蛋白,2020/9/12,2,掌握： 抗体（Ab）、免疫球蛋白（Ig）、单克隆抗体（mAb） 的概念； Ig的基本结构、 功能； 五类Ig的特征与功能； 熟悉： Ig的血清型，Ig的其他成分及酶解片段 。 了解： 抗体的制备 、基因工程抗体。,学 习 要 求,2020/9/12,3,第一节,第二节,第三节,第四节,Ig的结构,Ig的异质性,Ig的功能,=,各类Ig的特性与功能,主要内容提纲,第五节,=,人工制备抗体,2020/9/12,4,抗体（antibody, Ab）,B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，是介导体液免疫的重要效应分子。,2020/9/12,5,

2、抗体的发现,2020/9/12,6,具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。 分泌型Ig(sIg)：抗体等，具有抗体的各种功能; 膜型Ig(mIg)：BCR等， B细胞膜上的抗原受体; 抗体是免疫球蛋白，但Ig 抗体。,抗原,膜型,抗体,免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）,分泌型,2020/9/12,7,一、Ig的基本结构,四肽链结构 ，二硫键连接 两条相同的重链（H链） 两条相同的轻链（L链） 氨基端（N端）和羧基端（C端）,“Y”形,第一节 免疫球蛋白（Ig）的结构,2020/9/12,8,一、Ig的基本结构, 重链和轻链 Ig的可变区和恒定区 绞链区（hinge regi

3、on） 结构域（domain）,2020/9/12,9, 根据重链恒定区氨基酸组成和排列顺序的不同 分为五类（class）或5个同种型（isotype）。,Ig类别：IgG IgD IgE IgA IgM 重链： 链 链 链 链 链,1、重链（heavy chain，H链）, 重链和轻链,2020/9/12,10, 同一类Ig分亚类（subclass）的依据： 铰链区氨基酸组成的差异； 重链二硫键的数目和位置的差异 。,1、重链（heavy chain，H链）, 重链和轻链,2020/9/12,11,2、轻链（light chain，L链）, 分2型（type）：、，功能无差异； 比例异常与免

4、疫系统疾病有关； 链根据个别氨基酸的差异可分四个亚型（subtype）： 1、2、 3、 4； 同一个天然Ig分子 两条轻链总是同型 两条重链总是同类。, 重链和轻链,2020/9/12,12, Ig的可变区和恒定区,可变区（variable region， V区）,VH,VL,CH,CL,恒定区 （constant region， C区）,一、Ig的基本结构,氨基酸序列变化较大,靠近C端的氨基酸序列相对稳定,2020/9/12,13,1、可变区（variable region， V区）,高变区( hyperveriable region , HVR): VH和VL各有个区域的氨基酸组成和排列

5、顺序高度可变，与抗原表位互补，又称互补决定区（complementarity determining region, CDR）。 CDR1,2,3 共同构成Ig的抗原结合部位(antigen-binding site)。,2020/9/12,14,Ig的互补决定区与抗原表位结合示意图,2020/9/12,15,骨架区（framework region, FR） V区内CDR以外氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。VH和VL各有四个骨架区，维持CDR的空间构型。,1、可变区（V区）,2020/9/12,16,2、恒定区（constant region，C区）,CH、CL 不同类Ig的CH长度

6、不一 IgG、IgA、IgD： CH1、CH2和CH3 IgM、IgE： CH1、CH2、CH3和CH4,2020/9/12,17,位于CH1、CH2之间，含丰富脯氨酸 易伸展弯曲-同时结合2个抗原表位 易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解, 绞链区（hinge region）,IgM,IgE无铰链区,一、Ig的基本结构,2020/9/12,18, 绞链区（hinge region）,作用： 1.弯曲利于V区与不同距离的抗原表位结合。,2020/9/12,19,“T” “Y”,补体结合位点,作用： 2.使Ig分子发生构型改变，暴露补体结合位点。, 绞链区（hinge region）,2020/9/1

7、2,20, 结构域（domain）,domain,借助Ig两条H、L链内二硫键的相互作用，将肽链折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，又叫Ig的功能区。,一、Ig的基本结构,2020/9/12,21,每个结构域约110个AA，二级结构折叠形成两个反向平行的片层，其中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，构成桶状结构，称Ig折叠（Ig fold）。 具有桶状结构的分子称为Ig超家族（ Ig superfamily，IgSF）, 结构域（domain）,2020/9/12,22,二、Ig的其他成分, J链（joining chain） 富含半胱氨酸，由浆细胞合成，将单体Ig分子连接成为多

8、聚体。,2020/9/12,23, 分泌片（secretory piece，SP）,分泌成分（SC）， sIgA的辅助成分 由粘膜上皮细胞合成和分泌,保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏 介导IgA二聚体的跨膜转运,sIgA,二、Ig的其他成分,2020/9/12,25,分泌片的作用,肠腔,固有层,2020/9/12,26,研究Ig的结构与功能 分离和纯化特定的Ig片段 木瓜蛋白酶（papain） 胃蛋白酶（pepsin）,三、Ig的水解片段,2020/9/12,27,Fab段（fragment of antigen binding）：单价抗体活性 Fc段（fragment of crys

9、tallizable ）：能够与Fc受体结合,F(ab)2：双价抗体活性 可结合两个表位pFc：小分子肽片段， 无生物活性。,三、Ig的水解片段,2020/9/12,29,第二节 免疫球蛋白的异质性,异质性： Ig在特异性及类型方面的差异性，可由内源性或外源性因素引起。,2020/9/12,30,一、免疫球蛋白的类型, 类（class）,同一种属的所有个体内，根据Ig 重链C区所含抗原表位的不同，将重链分为五类。,据同一类Ig重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分。, 亚类（subclass）,2020/9/12,31, 型（type）,同一种属所有个体Ig轻链C区所含抗原表位的不同，分为、

10、。, 亚型（subtype）,同一型Ig轻链C区N端氨基酸排列顺序的不同，又可分为亚型，如 1，2，3，4。,一、免疫球蛋白的类型,2020/9/12,32,-免疫球蛋白的多样性,二、外源性因素所致的异质性,外源性因素-Ag数目繁多；每一Ag有不同表位； 不同表位诱生的不同类Ig，特异性不同; 不同表位诱生的同一类Ig(如IgG)，识别Ag的特异性不同; 同一表位诱生的不同类型Ig，识别的Ag特异性相同，但轻、重链的类型不同。,-免疫球蛋白的多样性,2020/9/12,33,-免疫球蛋白的血清型,三、内源性因素所致的异质性,将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体产生相应

11、抗体，可用血清学方法进行检测，故称Ig的血清型。 Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种异型、独特型抗原表位。,2020/9/12,34,Human IgG,Anti-human IgG,三、内源性因素所致的异质性, 同种型（isotype） 同一种属所有个体的Ig分子共有的抗原标志。 种属型标志。位于Ig C区。,2020/9/12,35,Anti-IgG,三、内源性因素所致的异质性, 同种异型（allotype） 同一种属但不同个体的Ig分子所具有的不同抗原表位 个体型标志。位于Ig C区。,IgG,2020/9/12,36,三、内源性因素所致的异质性, 独特型（idiotyp

12、e，Id） 同一个体来源的Ig分子，CDR区氨基酸排列顺序不同，显示不同的免疫原性。其表位又称独特位（idiotope）。 在不同甚至同一个体中刺激产生的抗体，称为抗独特型抗体（anti-idiotype antibody，AId）。,2020/9/12,37,同种型 同种异型 独特型,免疫球蛋白的血清型,种属性标志,个体性标志,每个Ig的标志,2020/9/12,38,一、Ig V区的功能 二、Ig C区的功能 激活补体 结合Fc段受体 1、调理作用 2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 3、介导I型超敏反应 穿过胎盘和黏膜 三、免疫调节,第三节免疫球蛋白的功能,2020/9/12,39,一、

13、Ig V区的功能,识别并特异性结合抗原,体内：介导多种生理、病理效应 中和病毒、毒素 体外：检测、功能判断 抗体结合价： IgG：2价 IgA：4价 IgM：5价,2020/9/12,40,1、中和毒素（Toxin Neutralization）,一、Ig V区的功能,2、中和病毒（Virus neutralization）,2020/9/12,41,一、Ig V区的功能,3、阻止细菌粘附（Preventing Bacterial Adherence）,2020/9/12,42,二 、Ig C区的功能, 激活补体 IgG1、3和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2

14、和IgM的CH3功能区的补体结合位点，通过补体激活的经典途径激活补体。,2020/9/12,43, 结合Fc受体-IgG, IgA, IgE,1、调理作用（oponization）： 抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。,二 、Ig C区的功能,2020/9/12,44,2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用( Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）: 具有杀伤活性的细胞（如NK）通过其表面的Fc受体识别结合于靶抗原（病毒感染或肿瘤细胞）上的抗体的Fc段，直接杀伤靶细胞。,

15、 结合Fc受体,二 、Ig C区的功能,2020/9/12,45,ADCC作用,2020/9/12,46,3、介导I型超敏反应-IgE, 结合Fc受体,二 、Ig C区的功能,详见第17章 超敏反应,2020/9/12,47, 穿过胎盘和黏膜,IgG+FcRn，穿越胎盘（滋养层细胞表达 IgG输送蛋白），天然被动免疫。,二 、Ig C区的功能,2020/9/12,48, 穿过胎盘和黏膜,二 、Ig C区的功能,sIgA参与粘膜局部免疫,2020/9/12,49,（详见第16章）,三、免疫调节作用,2020/9/12,51,第四节 各种Ig的特性与功能,五类免疫球蛋白的基本结构,2020/9/1

16、2,52,一、IgG,含量最高; 调理作用；ADCC作用； 激活补体； 再次免疫应答的主要抗体，抗感染免疫的“主力部队”- 迟来迟去； 唯一能通过胎盘的抗体； 与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合； 参与II、III型超敏反应。,2020/9/12,53,分子量最大； 激活补体能力最强；天然血型抗体； 产生最早； 抗感染免疫的“先锋部队” -早来早去； 也参与II、III型超敏反应； mIgM是BCR的主要成分； 仅表达mIgM是未成熟B细胞的标志。,二、IgM,2020/9/12,54,分血清型、分泌型 血清型：单体； 分泌型IgA（SIgA）：主要存于初乳、唾液、泪液，及呼吸道消化道和泌尿生殖道

17、黏膜表面的分泌液中； sIgA是外分泌液中的主要抗体，参与局部黏膜免疫， 抗感染免疫的“地方部队”,三、IgA,2020/9/12,55,含量低； 铰链区较长易被水解，半衰期短； 单体形式存在血清中，功能不清； 膜型IgD，构成BCR，B细胞成熟的标志。,四、IgD,2020/9/12,56,含量最少； 介导I型超敏反应； 参与抗寄生虫免疫。,五、IgE,2020/9/12,57,免疫球蛋白之最,血清中含量最高 血清中含量最少 分子量最大 个体发育过程中最早出现 受抗原刺激后最早出现,IgG,IgE,IgM,IgM,IgM,2020/9/12,58,第五节 人工制备抗体,人工制备抗体的三部曲

18、多克隆抗体 单克隆抗体 基因工程抗体,2020/9/12,59,一、多克隆抗体（polyclonal antibody）,由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原表位的多种抗体的混合物。 如:免疫血清，恢复期病人血清。,应用： （1）预防、治疗感染性疾病， 如：破伤风抗毒素血清 抗破伤风， （2）临床诊断，如：肥达氏反应 - 伤寒、副伤寒,2020/9/12,60,一、多克隆抗体（polyclonal antibody）,免疫血清是多克隆抗体,2020/9/12,61,优点：作用全面、来源广泛、 容易制备,一、多克隆抗体（polyclonal antibody）,缺点：特异性低、交叉反应,

19、Ag 1,Ag 2,2020/9/12,62,1975年单克隆抗体技术建立,Georges J.F. Kohler 瑞士 （1946 1995）,Car Milstein 阿根廷/英国 （1927- 2002）,1984年获诺贝尔奖金,里程碑,二、单克隆抗体,（monoclonal antibody, mAb）,2020/9/12,63,一个B细胞克隆针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体。,二、单克隆抗体,（monoclonal antibody, mAb）,2020/9/12,64,单克隆抗体的优点:,结构均一，纯度高，特异性强，效价高，交叉反应少，制备成本低,应用： 临床检测、抑制器官

20、移植排斥、治疗自身免疫疾病、生物导弹等,免疫荧光技术检测抗原,二、单克隆抗体,（monoclonal antibody, mAb）,2020/9/12,65,鼠源单抗临床应用的障碍,血清半衰期短 分子量大、穿透力弱 抗原抗体结合力、亲和力不够 HAMA（人抗鼠抗体）反应：810天出现，2030天达高峰，封闭与抗原结合位点，抗鼠抗体加速单抗清除。 过敏休克,时代呼唤新型抗体的出现！,2020/9/12,66,三、基因工程抗体(genetically engineered antibody),基本思路： 将部分或全部人源抗体的编码基因，或克隆到真核或原核表达载体中，体外表达人源化抗体,在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。,2020/9/12,67,三、基因工程抗体(genetically engineered antibody)：,基本思路： 转基因至剔除自身抗体编码基因的小鼠体内，主动免疫诱生人源化抗体。(转基因小鼠),小鼠胚胎干细胞,敲除鼠Ig基因,导入人Ig基因,导入小鼠胚胎,生产完全人源化抗体。,2020/9/12,68,优点：解决了鼠源性问题，均一性强，可工业化生产，成本