第3講 免疫球蛋白(第4講)(1)

1、第三講 免疫球蛋白(第4章，P34),一、基本概念,1、抗體（antibody，Ab）,,2．免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）,1、抗體（antibody，Ab）,指B細(xì)胞接受抗原刺激后增殖、分化成漿細(xì)胞所產(chǎn)生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中，通過與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合，發(fā)揮體液免疫功能。,這個(gè)概念主要是從生物學(xué)功能上講,,2．免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）,指具有抗體活性、或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的

2、球蛋白。,免疫球蛋白是從化學(xué)結(jié)構(gòu)上講,抗體都是Ig，而Ig不一定都是抗體,,與抗體有關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者,Ig基因結(jié)構(gòu),Tonegawa,1987,單克隆抗體,Koler,Milstein & Jerne,1984,放射免疫測(cè)定,Yalow,1977,抗體分子結(jié)構(gòu),Edelman & Poter,1972,抗體生成、吞噬,Ehrlich & Metchnikoff,1908,免疫血清治療,von Bering,19

3、01,,,,,,,,,,,,抗體球蛋白主要分布在?區(qū)，但抗體 ≠ ?球蛋白,二、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)（抗體的結(jié)構(gòu)）,(一) 基本結(jié)構(gòu)（Ig單體）,,1、分子組成與構(gòu)型,Ig單體由兩對(duì)多肽鏈借鏈間二硫鍵連接形成 “Y” 字形結(jié)構(gòu)。,Ig=2×(重鏈+輕鏈),,2、重鏈（H鏈）,由450-550個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約50-75kD。,H鏈：?, ? , ? , ?, ?. (Ig) Ig

4、A, IgG, IgM, IgD, IgE,,Ig的類,重鏈的免疫原性因其恒定區(qū)的氨基酸組成和排列順序不同而異。,Ig亞類,就同一類Ig，據(jù)其鉸鏈區(qū)的氨基酸組成和重鏈二硫鍵的數(shù)目和位置的差異，又可分為不同的亞類。,,,,IgG可分為IgG1-IgG4；,IgA可分為IgA1和IgA2。,3、輕鏈 (L鏈),由214個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約25kD。 據(jù)其免疫原性不同分為?、?兩個(gè)型。人?：?比例 約2：1。,① 同一個(gè)Ig分

5、子的兩條輕鏈同型，兩條重鏈同類。,② 同一類Ig分子中既有?型、又有?型 。,,?鏈可分為4個(gè)亞型： ?1 ~?4,(二) Ig肽鏈的分區(qū),,1. 可變區(qū)(V區(qū)),2. 恒定區(qū)(C區(qū)),,,N端,C端,variable region,constant region,高變區(qū)(hypervariable regions，HVR),又稱為互補(bǔ)決定區(qū)(complementarity determining region, CDR)。在L鏈、

6、H鏈的V區(qū)中各有3個(gè)高變區(qū)，兩條肽鏈的6個(gè)高變區(qū)共同構(gòu)成抗原結(jié)合部位，能與相應(yīng)抗原表位特異性結(jié)合，決定了抗體的特異性。,可變區(qū)(V區(qū)),,N-末端 1/2L+1/4(1/5)H,骨架區(qū)——維持高變區(qū)的空間構(gòu)型,免疫球蛋白輕鏈和重鏈中靠近N端氨基酸序列變化較大的區(qū)域,HVR1(CDR1)、HVR2(CDR2)和HVR3(CDR3)表示，一般CDR3變化程度最高。,,恒定區(qū)(C區(qū)),C-末端 1/2L+3/4(4/5)H,該肽段的氨基酸

7、序列在同一種屬動(dòng)物的同一類Ig中都比較恒定,針對(duì)不同抗原的同一種屬同一類別的Ig，其V區(qū)不同，C區(qū)相同,IgG、IgA和IgD----有CHl、CH2和CH3三個(gè)結(jié)構(gòu)域，IgM和IgE-----------有CHl、CH2、CH3和CH4四個(gè)結(jié)構(gòu)域。,針對(duì)同一抗原表位的不同類別的Ig ，其V區(qū)相同，C區(qū)不同。,鉸鏈區(qū),,⊕位于重鏈的CH1與CH2之間，包括H鏈間的二硫鍵；,⊕富含脯氨酸, 極富彈性；,⊕有利于Ab 與Ag的結(jié)合；,⊕對(duì)

8、蛋白酶敏感。,⊕IgM和IgE無鉸鏈區(qū)。,Hinge region,,免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)小結(jié)：,,,Ig單體：由兩條重鏈（H）和兩條輕鏈（L）借鏈間二硫鍵連接形成 “Y” 字形結(jié)構(gòu) H鏈分5類（ ?, ? , ? , ?, ? ）， L鏈分2型（ ?、? ）,分區(qū)：可變區(qū)（v）：重鏈近N端1/2, 輕鏈近N端1/4或1/5（IgM，IgE

9、） 高變區(qū)（HVR ）：H，L各有3個(gè)高變區(qū)，共同組成抗原結(jié)合部位 骨架區(qū)恒定區(qū)（C）：重鏈近N端1/2, 輕鏈近N端1/4或1/5（IgM，IgE） CH1, CH2, CH3，IgM 和 IgE 還有CH4鉸鏈區(qū)：重鏈的CH1與CH2之間， IgM，IgE無鉸鏈區(qū),4、結(jié)構(gòu)域(功能區(qū)),,指Ig的H、L鏈中由大約由110個(gè)氨基酸折疊形成的球形結(jié)構(gòu)，因具有某種生物學(xué)功能，又稱為功

10、能區(qū)。,免疫球蛋白折疊,免疫球蛋白超家族,IgG分子由兩條H鏈和兩條L鏈共價(jià)結(jié)合而成。輕鏈包括VL和CL兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，重鏈含有1個(gè)VH和3個(gè)CH 結(jié)構(gòu)域。VH和VL共同組成抗原結(jié)合部位。Ig分子中線對(duì)稱，具有兩個(gè)相同的抗原結(jié)合部位。,Ig功能區(qū)的功能,(三) 免疫球蛋白的輔助成分,,1、 J鏈(joining chain),由漿細(xì)胞合成的一富含半胱氨酸的多肽鏈；主要功能：將單體Ig分子連接成為多聚體，即參與IgA二聚體和IgM五

11、聚體的連接。,2、分泌片(secretory piece,SP),▽保護(hù)SIgA免受蛋白水解酶降解；▽介導(dǎo)IgA轉(zhuǎn)運(yùn)到粘膜表面。,是SIgA分子上的一個(gè)輔助成分。,由粘膜上皮細(xì)胞合成,(四) Ig的酶解片段,1、IgG的木瓜蛋白酶水解片段,,IgG,,2Fab,Fc,木瓜蛋白酶,十,,fragment of antigen binding,① 中文：抗原結(jié)合片段,Fab,,② 組成：一條完整的L鏈和一條H鏈N端1/2

12、 L + (VH+CH1),③ 功能：結(jié)合抗原 抗原結(jié)合價(jià)=1 （單價(jià)）,,crystallizable fragment,① 中文：可結(jié)晶片段。,(2) Fc,,② 組成：二條H鏈C端1/2（即CH2+CH3，包括鉸鏈區(qū)）。,③ 功能：通過胎盤，激活補(bǔ)體，結(jié)合細(xì)胞，具有Ig的免疫原性。,,2、IgG胃蛋白酶水解片段,,IgG,,F(ab’)2,pFc,胃蛋白酶,十,,,由兩個(gè)Fab片段

13、加鉸鏈區(qū)組成，抗原結(jié)合價(jià)=2。,F(ab’)2,三、抗體的功能,,V區(qū):特異性結(jié)合抗原在體內(nèi)：阻斷病原黏附和入侵；中和毒素；清除病原微生物等在體外：抗原抗體結(jié)合反應(yīng)可用于免疫學(xué)診斷,C區(qū)1.激活補(bǔ)體2.結(jié)合細(xì)胞的Fc受體調(diào)理作用(opsonization)介導(dǎo)ADCC介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)3.穿越胎盤(IgG)4.穿過黏膜(sIgA),,,,,,,調(diào)理作用(opsonization):指抗體的Fab段與顆粒性抗原結(jié)合，F(xiàn)c

14、段與吞噬細(xì)胞表面的Fc受體結(jié)合，從而促進(jìn)吞噬細(xì)胞對(duì)抗原的吞噬作用。,,,,,,,,Fc?R,,,,,,,antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用,,,Ab,Effector cell,Target cell,ADCC的概念:指表達(dá)Fc受體的殺傷細(xì)胞(如NK細(xì)胞)，通過識(shí)別抗體（IgG）的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細(xì)胞(細(xì)菌或腫瘤細(xì)胞)。,,AD

15、CC,,,介導(dǎo) ADCC,經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體,調(diào)理吞噬作用,抗體C區(qū)介導(dǎo)的抗病毒效應(yīng),四、五類免疫球蛋白的特性與作用,,IgG,IgM,IgA,IgD,IgE,IgG,(1) 一般特性,(2) 免疫效應(yīng)作用,① 單體Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 ),③ 半衰期最長(zhǎng)(20~23天),①調(diào)理作用,②ADCC,③激活補(bǔ)體(IgG1、2、3),④通過胎盤(IgG1、3、4),⑤中和作用,② 血清中含量最多,④ 親和力高,,Ig

16、M,(1) 血清IgM的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),(2) 合成時(shí)間：是最早合成的Ig,①五聚體,②分子量最大,③有CH4，無鉸鏈區(qū),(3) 產(chǎn)量低，在體內(nèi)維持的時(shí)間較短，消失快,①個(gè)體發(fā)育中——最早產(chǎn)生,②抗原刺激后——最早產(chǎn)生,,IgM,(4) 免疫效應(yīng)作用,(5) 意義,① 激活補(bǔ)體,② 發(fā)揮早期抗感染作用,① 人類天然ABO血型抗體為IgM,② 免疫學(xué)診斷(宮內(nèi)感染和早期感染),(6) mIgM是單體，為B細(xì)胞抗原受體(BCR)的主要成分,IgA

17、,(1) 分子組成與分布,(2) 分泌型IgA的免疫效應(yīng)作用,① 血清型IgA：為單體分子,① 黏膜局部抗感染作用,② 自然被動(dòng)免疫作用，即嬰兒從母乳中獲得sIgA,② 分泌型IgA: 為二聚體,,IgD,血清IgD的確切功能尚未清楚,膜結(jié)合型IgD (mIgD) 是BCR的重要組成成分。,mIgD是B細(xì)胞分化成熟的標(biāo)志,成熟的B細(xì)胞表面抗原受體為mIgM+ mIgD,未成熟的B細(xì)胞表面僅表達(dá)mIgM,活化B細(xì)胞或記憶B細(xì)胞表面的mIg

18、D逐漸消失,,IgE,(1) 合成與分布,(2) 特性,單體,① 與I型超敏反應(yīng)有關(guān),有CH4 、無鉸鏈區(qū),(3) 意義,② 參與抗寄生蟲感染,對(duì)肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞有親嗜性,,血清含量最低,主要由黏膜下淋巴細(xì)胞分泌,,五、人工制備抗體,,⊕多克隆抗體(polyclonal antibody, PcAb),⊕單克隆抗體(monoclonal antibody, mAb),(一)多克隆抗體(polyclonal antibody, Pc

19、Ab),,多克隆抗體----一般指血清抗體，是由含多種抗原表位的抗原物質(zhì)，刺激、活化多個(gè)B細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的針對(duì)多種不同抗原表位的不同抗體的混合。,來源廣泛、制備容易。,特異性不高，常出現(xiàn)交叉反應(yīng)。,(二) 單克隆抗體(monoclonal antibody, mAb),,1、概念,單克隆抗體——由一個(gè)B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的抗單一抗原表位的同源抗體?；颍?經(jīng)篩選和克隆化的雜交瘤細(xì)胞合成及分泌的抗單一抗原表位的同源抗體。,2、制備單抗的總原理,將

20、有抗原特異性、但壽命較短的漿細(xì)胞與無抗原特異性但長(zhǎng)壽，并且可無限分裂的骨髓瘤細(xì)胞融合，形成能產(chǎn)生抗體的雜交瘤細(xì)胞，經(jīng)過篩選便得到能產(chǎn)生只識(shí)別一種抗原表位的抗體的雜交瘤細(xì)胞。,,3、單克隆抗體的特點(diǎn),,⊕特異性強(qiáng),⊕結(jié)構(gòu)均一 (類、亞類、型都相同),⊕純度高、效價(jià)高,⊕產(chǎn)量高，成本低（可連續(xù)生產(chǎn)）,⊕血清交叉反應(yīng)少,,4、單克隆抗體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用,,⊕診斷各類病原體,⊕腫瘤特異性抗原和腫瘤相關(guān)抗原的檢測(cè),⊕檢測(cè)淋巴細(xì)胞的表面標(biāo)志,⊕“生物

21、導(dǎo)彈”,人-鼠嵌合抗體(chimeric antibody)改型抗體(reshaped humanized antibody)小分子抗體:Fab片段 Fc片段 Fv片段雙特異性抗體(bispecific antibody)Ig-融合蛋白，抗體導(dǎo)向酶等,(三)基因工程抗體 (geneti

22、c engineer antibody）,在DNA水平對(duì)Ig基因進(jìn)行切割、拼接或修飾，導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)的抗體。,,,,[重點(diǎn)和難點(diǎn)],重點(diǎn)：*免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)、酶解片段； *免疫球蛋白的功能； *各類免疫球蛋白的主要特點(diǎn)； *單克隆抗體的概念及特性。 *概念：Ig、HVR/CDR、Fab、Fc、