1、免疫球蛋白,本章教學(xué)大綱 【目的要求】 1掌握 抗體和免疫球蛋白的概念、結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和功能。各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能。 2熟悉 免疫球蛋白的類(lèi)別轉(zhuǎn)換機(jī)制；單克隆抗體的制備和應(yīng)用。 3了解 免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)和基因重排；基因工程抗體。,第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 抗體的類(lèi)型和生物學(xué)活性 第三節(jié) 各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能 第四節(jié) 免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá) 第五節(jié) 單克隆抗體和基因工程抗體,概念 1. 抗體（antibody, Ab）功能性概念 是介導(dǎo)體液免疫的重要效應(yīng)分子，是B細(xì)胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中，通過(guò)與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，發(fā)揮體液

2、免疫功能。 2. 免疫球蛋白（immunoglobulin, Ig）結(jié)構(gòu)性概念 具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體分子相似的球蛋白。(Ab, BCR,其他分子),存在形式 膜型 (membrane immunoglobulin, mIg) B細(xì)胞膜上的抗原受體BCR； 分泌型 (secreted immunoglobulin, sIg) 分泌進(jìn)入體液, 介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答。,第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) 一、基本結(jié)構(gòu) H2L2,V 區(qū) 3個(gè)超變區(qū)（HVR） 互補(bǔ)決定區(qū)（CDR1 CDR2 CDR3） 抗原結(jié)合部位（ABS）,輕鏈:VL，CL 重鏈:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和IgD)，

3、CH4(IgM和IgE),二、免疫球蛋白的功能區(qū),功能區(qū)：是不連續(xù)，緊密折疊的區(qū)域，由重鏈和輕鏈經(jīng)鏈內(nèi)二硫鍵連接而成的球狀結(jié)構(gòu)。,主要功能 1. VL和VH是抗原結(jié)合的部位（FV區(qū)）。 2. CL和CH上具有同種異型的遺傳標(biāo)記。 3. IgG的CH2和IgM的CH3具有補(bǔ)體固有成分C1q的結(jié)合點(diǎn)，參與激活補(bǔ)體系統(tǒng)。 4. CH3/CH4具有結(jié)合包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞等細(xì)胞的Fc段受體的功能。 5. IgG的CH2+CH3 具有介導(dǎo)IgG通過(guò)胎盤(pán)的特性。,免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu),“Y”型，四肽鏈 重鏈 （5種: 、） 輕鏈 （2種: 、） 可變區(qū) （V區(qū)） 超變區(qū)（HVR

4、，3個(gè)， 又稱(chēng)CDR 互補(bǔ)決定區(qū)） 骨架區(qū): FR（4個(gè)） 恒定區(qū) （C區(qū)） 鉸鏈區(qū),四、其它成分 1. 連接鏈（joining chain，J鏈）：IgM五聚體，IgA雙聚體 2. 分泌片（secretory piece, SP）：SIgA,第二節(jié) 抗體的類(lèi)型和生物學(xué)活性,一、抗體的類(lèi)型 （一）同種型（isotype） 同一種屬每個(gè)個(gè)體都具有的免疫球蛋白的抗原特異性，其抗原決定簇主要存在于Ig的C區(qū)。,1.類(lèi)和亞類(lèi)(根據(jù)H鏈的抗原性不同) IgG (gamma) IgA (alpha) IgM (mu) IgD (delta) IgE (epsilon),(1)類(lèi),(2)亞類(lèi),IgG：IgG

5、1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2,2.型和亞型(根據(jù)輕鏈C區(qū)抗原特異性不同分型) (1)型 (kappa) 型 (lambda)型 (2)亞型(鏈)： OZ(+) (或1) ：第190位(亮氨酸) OZ(-) (或2) ：第190位(精氨酸) Kern(+) (或3) ：第154位(甘氨酸) Kern(-) (或4) ：第154位(絲氨酸),（二）同種異型（allotype） 同一種屬不同個(gè)體之間免疫球蛋白也具有的差異性，主要反映在分子的CH和CL上的一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸的差異 (genetic markers 遺傳標(biāo)志)。 Gm因子：Gm130 Am因子：A2

6、m1，A2m2 Km因子：Km1，Km2，Km3 （三）獨(dú)特型（idiotype） 在同一個(gè)體內(nèi)，不同B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子V區(qū)以及T、B細(xì)胞表面抗原受體V區(qū)所具有的抗原特異性不同。由免疫球蛋白的超變區(qū)特有的氨基酸序列和構(gòu)型決定。,二、抗體的生物學(xué)活性 （一） 特異性結(jié)合抗原（V區(qū)功能） 超變區(qū)表位 靜電力、氫鍵、范德華力 可逆 影響因素：PH、溫度、電解質(zhì) 中和效應(yīng) 中和毒素和病毒 與Ag結(jié)合 促吞噬細(xì)胞吞噬,1.結(jié)合基礎(chǔ),3.實(shí)際意義,單體(IgG, IgE) 2價(jià) 2.抗體的結(jié)合價(jià) 二聚體(分泌型IgA) 4價(jià) 五聚體(IgM) 10價(jià)（5價(jià)）,（二）激活補(bǔ)體系統(tǒng) Ab（IgM

7、、IgG）+ Ag C1q 補(bǔ)體經(jīng)典途徑 IgG4、IgA和 IgE的凝聚物 補(bǔ)體旁路途徑 （三）結(jié)合細(xì)胞（Fc受體） (1)調(diào)理作用（opsonization）：IgG + 抗原(顆粒性) FcR（單核、巨噬細(xì)胞及中性粒細(xì)胞） 促 吞噬細(xì)胞吞噬； (2) ADCC：IgG + 抗原(靶細(xì)胞) Fc R（NK 細(xì)胞） 殺傷靶細(xì)胞。 (3)介導(dǎo)超敏反應(yīng)：型超敏反應(yīng)； （四）通過(guò)胎盤(pán)和粘膜,三、免疫球蛋白超家族 （一）概念 許多細(xì)胞膜表面和機(jī)體的某些蛋白分子，其多肽鏈折疊方式與Ig折疊相似，在DNA水平上和氨基酸序列上與IgV區(qū)或Ig C區(qū)有較高的同源性。編碼這些多肽鏈的基因被稱(chēng)為免疫球蛋白基因超

8、家族，基因表達(dá)產(chǎn)物稱(chēng)為免疫球蛋白超家族(Immunoglobulin superfamily, IGSF)。,（二）組成 1. T細(xì)胞、B細(xì)胞抗原識(shí)別受體和信號(hào)傳導(dǎo)分子 2. MHC及相關(guān)分子 3. Ig受體 4. 某些細(xì)胞因子受體 5. 神經(jīng)系統(tǒng)功能相關(guān)分子 6. 部分白細(xì)胞分化抗原（CD）,免疫球蛋白超家族分子的結(jié)構(gòu)示意圖,第三節(jié) 各類(lèi)免疫球蛋白的特性和功能 一、IgG 1.一般特性 (1)單體分子； (2)四個(gè)亞類(lèi)； (3)血清中含量最高(75%Ig)； (4)半衰期最長(zhǎng)(2123天)； (5)35歲達(dá)成人水平(8.017mg/ml)； (6)可與SPA結(jié)合。,2.生物學(xué)活性 (1)通過(guò)

9、胎盤(pán)（新生兒抗感染）； (2)激活補(bǔ)體（裂解細(xì)胞）； (3)調(diào)理作用（促進(jìn)吞噬）； (4)介導(dǎo)ADCC（細(xì)胞毒作用）。 3.實(shí)際意義 (1)抗感染； (2)自身抗體 自身免疫病； (3)介導(dǎo)變態(tài)反應(yīng)(、型)； (4)封閉抗體 腫瘤細(xì)胞逃逸； (5)親合層析法 IgG純化； (6)免疫學(xué)檢測(cè)。,二、IgM 1.五聚體，分子量最大(900kd)，又稱(chēng)巨球蛋白； 2.人類(lèi)發(fā)育過(guò)程中最早合成的Ig； 3.體液免疫應(yīng)答最先產(chǎn)生的 Ig 感染早期免疫； 4.占血清Ig含量的510%； 5.半衰期5天 血清中特異性IgM 水平增高提示 有近期感染； 6.激活補(bǔ)體； 7.IgM不能通過(guò)胎盤(pán) 臍帶血或新生兒血清

10、中IgM 水平升高表明胎兒有宮內(nèi)感染； 8.B細(xì)胞膜IgM（mIgM） 體液免疫應(yīng)答； 9.自身抗體 自身免疫病。,三、IgA 1.兩種類(lèi)型 2.半衰期6天； 3.占血清Ig含量的515%； 4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附； 5.聚合IgA激活補(bǔ)體替代途徑。,血清型：IgA1，單體； 分泌型：IgA2，二聚體, 粘膜局部漿細(xì)胞合成； 分泌片由粘膜上皮細(xì)胞合成；,Origin of Secretory Component of sIgA,四、IgD 1.單體分子 2.存在形式：分泌性 血清中，功能不清； 膜結(jié)合性 B細(xì)胞表面, 3.意義 （1）是B細(xì)胞成熟的重要標(biāo)志； （2）抗原受體

11、，對(duì)B細(xì)胞活化、增殖和分化起調(diào)節(jié) 作用； 4.占血清Ig含量的1%； 5.半衰期3天。,五、IgE 1.單體分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.種系進(jìn)化中出現(xiàn)最晚； 4.呼吸道和胃腸道漿細(xì)胞產(chǎn)生； 5.介導(dǎo)型超敏反應(yīng)； 6.過(guò)敏性疾病和某些寄生蟲(chóng)感染患者血清中特異 性IgE水平增高。,五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（1）,五大類(lèi)免疫球蛋白特性比較（2）,各類(lèi)免疫球蛋白比較,第四節(jié) 免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá) 一、免疫球蛋白的基因庫(kù),免疫球蛋白基因組成,二、免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)及其重排和表達(dá),免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu),三、抗體多樣性的遺傳學(xué)基礎(chǔ) （1）胚系中眾多的V、D、J基因片段；

12、 （2）V-D-J和V-J重排時(shí)，基因片段進(jìn)行隨機(jī)組合； （3）VDJ連接過(guò)程中的核苷酸缺失和N區(qū)的核苷酸插入； （4）L鏈H鏈之間隨機(jī)配對(duì)組合； （5）體細(xì)胞突變。,四、免疫球蛋白的類(lèi)轉(zhuǎn)換（class switch） Ig類(lèi)轉(zhuǎn)換，又稱(chēng)同種型轉(zhuǎn)換（isotype switch）：是指B細(xì)胞在受抗原刺激后，首先合成IgM, 然后轉(zhuǎn)為合成IgG等其它類(lèi)別。 機(jī)制：B細(xì)胞 活化 基因重排形成V-D-JC 合成IgM CD40/CD40L信號(hào)及細(xì)胞因子作用 C基因被替換 合成具有相同抗原特異性的不同的Ig類(lèi)和亞類(lèi)。,TD-Ag刺激,B細(xì)胞基因重排機(jī)制圖,第五節(jié) 單克隆抗體和基因工程抗體 一、多克隆抗體

13、（polyclonal antibody） 1. 定義：抗原分子通常具有多個(gè)抗原決定簇，動(dòng)物免疫后可刺激多種具有相應(yīng)抗原受體的B細(xì)胞發(fā)生免疫應(yīng)答，因而可產(chǎn)生多種針對(duì)不同抗原決定簇的抗體。這些由不同B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的抗體稱(chēng)為多克隆抗體（polycolonal antibody, PcAb）。 2. 實(shí)際意義 （1）預(yù)防、治療感染性疾?。ㄌ禺愋圆睿砂l(fā)生超 敏反應(yīng)） （2）臨床診斷,二、單克隆抗體（monoclonal antibody, McAb） 1. 定義：由單一克隆B細(xì)胞雜交瘤產(chǎn)生的、只識(shí)別 抗原分子某一特定抗原決定簇的、具有高度特異性的 抗體。每種單克隆抗體其類(lèi)、亞類(lèi)、型及親和力完全 相同

14、，具有高度均一性。 2. 特點(diǎn) 具有高度均一性。 3. 雜交瘤細(xì)胞 骨髓瘤細(xì)胞 無(wú)限增殖； 免疫B細(xì)胞 合成、分泌特異性抗體。 4. 雜交瘤技術(shù) HAT培養(yǎng)基：次黃嘌(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺 嘧啶核苷(T)。,HAT培養(yǎng)基：次黃嘌(H)、氨基蝶呤(A)和胸腺 嘧啶核苷(T),培養(yǎng)基通過(guò)抑制瘤細(xì)胞的核苷酸合成，達(dá)到去除未融合瘤細(xì)胞的目的。細(xì)胞有兩條基本途徑合成嘌呤核苷酸，(1)一條是從磷酸核糖、氨基酸、CO2和NH3等化合物開(kāi)始，葉酸是重要的輔酶，而氨甲蝶呤是葉酸的拮抗劑，可阻斷瘤細(xì)胞通過(guò)這一途徑合成核苷酸。(2)另一條途徑是利用已存在的堿基，經(jīng)特異的磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶催化合成核苷酸，如次黃嘌呤經(jīng)過(guò)次黃嘌呤磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（HGPRT）轉(zhuǎn)變?yōu)猷堰屎塑账?。融合所用的瘤?xì)胞是選擇出來(lái)的HGPRT缺陷細(xì)胞株，因此不能在HAT培養(yǎng)基中生長(zhǎng)，而且不合成或不分泌免疫球蛋白。只有融合細(xì)胞具有親代雙方的遺傳性能，可在HAT培養(yǎng)基中長(zhǎng)期存活與繁殖并分泌抗體。雜交瘤細(xì)胞選擇成功后，還需要將細(xì)胞稀釋為單個(gè)培養(yǎng)，用ELISA法鑒定和選擇高分泌特異抗體的雜交瘤克隆。,三、基因工程抗體 基因工程抗體是通過(guò)PCR技術(shù)獲得抗體基因或抗體基因片段，與適當(dāng)載體重組后引入不同表達(dá)系統(tǒng)所產(chǎn)生的