免疫球蛋白,.,1,內(nèi) 容 提 要,一、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) 二、抗體的異質(zhì)性 三、免疫球蛋白的生物合成與表達(dá) 四、免疫球蛋白的功能 五、免疫球蛋白基因超家族 六、抗體的人工制備,.,2,概 述,概念：由抗原刺激B細(xì)胞轉(zhuǎn)化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生，并能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合、具有免疫功能的球蛋白，也稱為抗體（antibody, Ab）。 類型：分泌型（secreted Ig, sIg） 膜 型（membrane Ig, mIg） 抗體理化性質(zhì)：屬球蛋白，在電泳圖譜上大部分抗體活性在球蛋白區(qū)；具有異質(zhì)性。,.,3,.,4,Ig的基本結(jié)構(gòu)(IgG 為例),重鏈與輕鏈 可變區(qū)和恒定區(qū) 鉸鏈區(qū) 功能區(qū) 其它成分 水解片段,.,5,基本結(jié)構(gòu) * 由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過二硫鍵連接而成的四肽鏈分子。 重鏈與輕鏈 * 重鏈（heavy chain, H鏈） 約450550氨基酸 * 輕鏈（light chain, L鏈） 約214個氨基酸,.,6,重鏈與輕鏈,可變區(qū)與恒定區(qū),H鏈,L鏈,V區(qū),C區(qū),N端,C端,二硫鍵,.,7,可變區(qū)和恒定區(qū)： 1.可變區(qū)（variable region，V區(qū)）：位于Ig分子N端，占輕鏈1/2和重鏈1/4或1/5；不同抗體其IgV區(qū)氨基酸組成和排列有較大差異，并決定抗體與抗原結(jié)合的特異性； * 高變區(qū)（hypervariable region, HVR）：在VL和VH中，某些局部區(qū)域的氨基酸組成更高變化程度，此為HVR。輕、重鏈各有3個HVR。,.,8,*互補(bǔ)性決定區(qū) （complementarity-determining region, CDR）： 高變區(qū)乃抗體與抗原（表位）特異性結(jié)合的位置，此為CDR。 * 骨架區(qū)（framework region, FR）：V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組成和排列相對保守，此為FR。VH和VL各有4個FR。,.,9,2.恒定區(qū)（constant region, C區(qū))： 位于Ig 分子的C端，占輕鏈1/2和重鏈3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一種屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸的組成或排列比較恒定。,.,10,鉸鏈區(qū)：位于CH1和CH2之間，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利于Ig V區(qū)與抗原互補(bǔ)性結(jié)合；有利于暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)；對蛋白酶敏感。 其它成分： J鏈（joining chain）；分泌片（secretory piece, sp） 功能區(qū)： 水解片段：,.,11,.,12,高變區(qū),可變區(qū),恒定區(qū),免疫球蛋白的高變區(qū),.,13,.,14,.,15,.,16,CDR1(L),CDR2(L),CDR3(L),CDR2(H),CDR3(H),CDR1(H),抗原決定簇,.,17,變異度 50 40 30 20 10 0,重鏈超變區(qū),0 20 40 60 80 100 120,.,18,J鏈,IgM五聚體,.,19,J鏈,IgA二聚體,.,20,.,21,免疫球蛋白的功能區(qū),VH和VL：與抗原特異性結(jié)合的部位； CL和CH1：某些同種異型（allotype）遺傳標(biāo)記； IgG的CH2、IgM的CH3： 補(bǔ)體C1q結(jié)合點(diǎn) 激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑； IgG的CH3： 結(jié)合單核/巨噬細(xì)胞表面FcR 不同生物學(xué)效應(yīng),.,22,.,23,免疫球蛋白的異質(zhì)性,Ig的類別 類：根據(jù)CH抗原性的不同分為五大類 IgG IgM IgA IgD IgE 亞類：IgG14； IgA12 型：根據(jù)CL抗原性的不同分為兩個型：型和型 亞型： 根據(jù)鏈個別氨基酸的差異，分為1-4。,.,24,Ig的抗原性 同種型（isotype） 同種異型（allotype） 獨(dú)特型（idiotype）,.,25,同種型：是指同一種屬所有個體Ig分子所共有的抗原特異性。同種型因種而異。同種型的抗原決定簇存在Ig的恒定區(qū)。表現(xiàn)在全部Ig的類、亞類、型、亞型的分子上。,.,26,同種異型：是指同一種屬不同個體間Ig分子所具有的不同抗原特異性。同種異型決定簇存在Ig的恒定區(qū)。由個體遺傳基因所決定的，故稱為遺傳標(biāo)記。,.,27,獨(dú)特型：是指在同一個體內(nèi)，不同抗體形成細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的Ig分子的V區(qū)具有不同的抗原特異性。 獨(dú)特型抗原決定簇存在Ig的V區(qū)，不同特異性的抗體其獨(dú)特型也不同。 除血清中的Ig外，淋巴細(xì)胞（T、B細(xì)胞）表面的抗原受體也具有獨(dú)特型決定簇。,.,28,.,29,.,30,.,31,獨(dú)特型（idiotype，Id）：是指在同一個體內(nèi)，不同抗體形成細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的Ig分子的V區(qū)具有不同的抗原特異性。 抗獨(dú)特型抗體（anti-idiotype antibody，AId）：是指獨(dú)特型可刺激異種、同種異體以及自體產(chǎn)生相應(yīng)抗體。 根據(jù)AId反應(yīng)特點(diǎn)分為：Ab2、 Ab2、 Ab2 和Ab2四種。,.,32,.,33,獨(dú)特型及抗獨(dú)特型網(wǎng)絡(luò)（ Id- AId） Id表位具有自身免疫原性，體內(nèi)存在能識別自身Id的淋巴細(xì)胞，可產(chǎn)生抗獨(dú)特型抗體，進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)。,.,34,.,35,免疫球蛋白H鏈和L鏈基因結(jié)構(gòu)示意圖,.,36,C C C3 C1 C C1 C C2 C4 C C2,L1 VH1 L2 VH2 Ln VHn D1D2 Dn JH16,免疫球蛋白重鏈胚系基因,.,37,L1 Vk1 L2 Vk2 Ln Vkn Jk15 Ck,L1 V1 L2 V2 Ln Vn J 1 C1 J 2 C2 J n Cn,免疫球蛋白、鏈胚系基因,.,38,免疫球蛋白重鏈基因重排與轉(zhuǎn)錄,AAA,胚系DNA,轉(zhuǎn)錄mRNA,mRNA,.,39,免疫球蛋鏈基因重排與轉(zhuǎn)錄,胚系DNA,重組DNA,轉(zhuǎn)錄mRNA,mRNA,.,40,免疫球蛋白基因重排,.,41,免疫球蛋白重鏈基因的轉(zhuǎn)類,VDJ C C C3 C1 C C1 C C2 C4 C C2,C3,C2,C1,C2,C,C,C,C,C3,S3,S S3 S1 S1 S2 S4 S S2,S S3,S S1,.,42,免疫球蛋白的功能,.,43,Fab,Fc,固定補(bǔ)體,結(jié)合細(xì)胞,結(jié)合抗原,.,44,免疫球蛋白的功能,V區(qū)的功能 其空間構(gòu)型（尤其HVR） 識別并特異性結(jié)合抗原； 體內(nèi)結(jié)合相應(yīng)抗原分子 發(fā)揮免疫效應(yīng)（生理與病理）； BCR特異性識別并結(jié)合抗原分子 介導(dǎo)體液免疫 應(yīng)答； 對免疫應(yīng)答有正、負(fù)調(diào)節(jié)作用,.,45,C區(qū)的功能 激活補(bǔ)體： IgM、IgG13 激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑 凝聚的IgA或IgG4 激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑 與細(xì)胞表面FcR結(jié)合： 1）調(diào)理作用（opsonization)； IgFc段與吞噬細(xì)胞表面FcR結(jié)合促吞噬； 2）抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用 （Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC) 3) 介導(dǎo)I型超敏反應(yīng) 穿過胎盤和粘膜： IgG通過胎盤；sIgA穿過粘膜C區(qū)的功能,.,46,.,47,調(diào)理作用,.,48,抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用 （antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）,IgG類抗體與靶細(xì)胞表面抗原特異性結(jié)合，效應(yīng)細(xì)胞（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞）借助所表達(dá)的IgG FcR與靶細(xì)胞表面IgG的Fc段結(jié)合，從而直接殺傷靶細(xì)胞,.,49,IgE介導(dǎo)的肥大細(xì)胞激活,IgE,FcR I,肥大細(xì)胞,過敏介質(zhì),變應(yīng)原,.,50,五類Ig的特性和功能,IgG IgM IgA IgD IgE,.,51,IgG的特性和功能,血清中的主要抗體成分；易擴(kuò)散；半壽期長； 出生后3個月開始合成，35歲接近成人水平； 是唯一能通過胎盤的Ig，發(fā)揮自然被動免疫功能； 具有活化補(bǔ)體經(jīng)典途徑的能力（IgG3IgG1IgG2）； 具有調(diào)理作用、ADCC作用和結(jié)合SPA等； 多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體均屬IgG類 參與型、型超敏反應(yīng)，某些自身免疫病的抗體也屬IgG,.,52,IgM的特性和功能,為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白； 個體發(fā)育中最先出現(xiàn)的Ig，胚胎晚期即能產(chǎn)生，臍帶血IgM增高提示胎內(nèi)感染（如風(fēng)疹病毒、巨細(xì)胞病毒感染等）； 抗原初次刺激機(jī)體時，是體內(nèi)最先產(chǎn)生的Ig；血清IgM升高說明有近期感染； 有強(qiáng)大激活補(bǔ)體能力和調(diào)理作用，在機(jī)體早期免疫防御中具有重要作用； 參與型、型超敏反應(yīng)，某些自身免疫病的抗體也屬IgM。,.,53,IgA的特性和功能,分為單體的血清型和二聚體的分泌型IgA； 分泌型IgA 主要由粘膜相關(guān)淋巴組織產(chǎn)生，存在于唾液、淚液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿道的分泌液中和粘膜表面，是機(jī)體粘膜局部抗感染免疫的重要因素。 初乳中的sIgA可對嬰幼兒發(fā)揮自然被動免疫作用,.,54,IgD的特性和功能,血清中含量低，其生物學(xué)作用尚不清楚 mIgD可作為B細(xì)胞分化成熟標(biāo)記，成熟B細(xì)胞同時表達(dá)mIgM和mIgD,.,55,IgE的特性和功能,是血清中含量最低的Ig； 主要由呼吸道、胃腸道粘膜固有層的漿細(xì)胞產(chǎn)生； 屬嗜細(xì)胞抗體，可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞表面FcR結(jié)合，介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)。,.,56,免疫球蛋白基因超家族（IgSF）：是指與免疫球蛋白結(jié)構(gòu)相似，并且遺傳基因同源的蛋白分子。 組成：免疫球蛋白、抗原受體、抗原提呈分子、黏附分子、免疫球蛋白受體、細(xì)胞因子受體等。,.,57,抗體的制備,多克隆抗體 單克隆抗體 基因工程抗體,.,58,多克隆抗體,polyclonal antibody 用含多種抗原決定族的抗原物質(zhì)免疫動物，刺激多個B細(xì)胞克隆所獲得的免疫血清（含多種抗體的混合物），此為多克隆抗體。,.,59,帶有多個表位,針對不同表位的B細(xì)胞,克隆增殖,多種抗體的混合物 （多克隆抗體）,刺激小鼠,.,60