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1、,免疫球蛋白,Contents,免疫球蛋白的结构 免疫球蛋白的功能 免疫球蛋白的特性 免疫球蛋白的制备,抗体（Antibody, Ab) 是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合、具有免疫功能的球蛋白。 免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig) 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白. 分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 膜型：B细胞膜上的抗原受体,Concepts,Ab,Ig,Relationship between Ig and Ab,Emil von Behring 1854 -1917, Nobel Prize in 1901 for de
2、monstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tetanus toxins conferred immunity.,免疫球蛋白的结构 STRUCTURE OF ANTIBODIES,一、基本结构（一级结构） 二、功 能 区（二级结构） 三、附属成分（附属结构） 四、水解片段（水解结构）,一、 基本结构,两条相同的重链和两条相同的轻链连接而成连接的四肽结构。 1.重链和轻链 2.可变区和恒定区 3.铰链区,1.重链和轻链,重链 (Heavy chain,H) 分子量比较大 据恒定区氨基酸的组成和排列顺序的不同，可分为
3、5类(同种型) 不同的同种型有不同的特征,一、基本结构 BASIC STRUCTURE,免疫球蛋白分类（class）,IgG - Gamma () heavy chain IgM - Mu () heavy chain IgA - Alpha () heavy chain IgD - Delta () heavy chain IgE - Epsilon ( ) heavy chain,1.重链和轻链,一、基本结构,轻链(light chain,L) 分子量比较小 据恒定区氨基酸的组成和排列顺序，可分为k和链 同一Ig上的两轻链同型 同一种属的两种轻链比例是固定的,2.可变区和恒定区,一、基本结
4、构,可变区 (variable region,V区) Ig重链和轻链的近N端110个氨基酸变化比较大，称为可变区,即VH 和VL 。 其中有的区域特别易变化，称为高变区(hypervariable region，HVR1-3),其它部分叫骨架区(framework fegion,FR1-4). 高变区是抗原的结合部位，与抗原决定基形成一个互补的表面，称互补决定区(complementarity determining region,CDR1-3).,Figure 3-6,2.可变区和恒定区,一、基本结构,恒定区(constant region, C区） 轻链和重链的近C端的氨基酸变化比较小，称
5、为恒定区，CH和CL 不同类Ig的恒定区长度不同，如CH1-3（4） 同种的同类Ig的恒定区比较固定，故有相同的二抗。,二、二级结构,Ig分子的肽链上折叠形成的球形的有功能的结构域（domain）,约110个氨基酸组成一个结构域。折叠形成两个片层结构，中间由二硫键垂直连接，桶状或三明治。,三、附属结构 ADDITIONAL STRUCTURE,J链（joining chain）浆细胞合成的富含半胱氨酸的连接单体成多聚体的肽链。分泌片(secretory piece, SP)粘膜上皮细胞合成的非共价结合于IgA并起转运保护作用的含糖肽链。,四、水解片段 PROTEOLYTIC STRCUTURE
6、,酶 木瓜蛋白酶（papain) 胃蛋白酶(pepsin)片段 抗原结合片段(fragment antigen binding, Fab) 可结晶片段(fragment crystallizable, Fc),1. 木瓜蛋白酶（papain）的水解片段 部位：重链铰链区二硫键连接的近N端 片段：两个Fab段，一个Fc 功能：Fab能结合抗原，但不凝集或沉淀Fc可与细胞上的受体结合,四、水解片段,Figure 3-3 part 1 of 2,The protease papain cleaves the IgG molecule in hinge region on the N-terminal
7、 side of the inter-heavy-chain disulfides to produce 3 fragments: 2 identical Fab fragments and one Fc fragment.,2. 胃蛋白酶(pepsin)的水解片段 部位：重链铰链区二硫键连接的近C端 片段：一个F(ab)2段，一个pFc 功能： F(ab)2段能结合抗原，可凝集或沉淀;pFc无生物活性,四、水解片段,Figure 3-3 part 2 of 2,The protease pepsin cleaves the IgG molecule in hinge region on th
8、e C-terminal side of the inter-heavy-chain disulfides to produce 2 fragments: one F(ab) 2and one pFc.,Summary: structure of Ab,Basic structure: Consist of 4 polypeptide chains; Each chain has domains: C and V; HVR;CDR Hinge region: between CH1 and CH2Special structure Additional structure Proteolyti
9、c structure,免疫球蛋白的异质性 HETEROGENEITY OF IMMUNOGLOBULIN,免疫球蛋白的异质性表现为： 不同抗原表位刺激机体产生不同的Ig； Ig具有不同的类别和型别； 相同类型的Ig具有不同的特异性。,免疫球蛋白亚类和亚型,根据铰链区氨基酸的组成和重链二硫键的数目及位置的不同，Ig可分为不同亚类(subclass) IgG有四个亚类IgG1-IgG4 IgA可分为IgA1和IgA2据链恒定区个别氨基酸的差异，可分不同亚型(subtype)，如1-4,免疫球蛋白的类型,重链类(class)：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE亚类(subclass)：IgG1
10、-IgG4；IgA1和IgA2 轻链 型(type)：和型 亚型(subtype)： 1-4,外源因素所致的异质性-免疫球蛋白的多样性 外源性抗原种类、数目繁多; 天然抗原分子结构复杂，含有多个抗原表位; Ig的多样性是机体对抗原的精确应答.,免疫球蛋白的异质性,内源因素所致的异质性同种型(isotype)：存在于同种抗体分子中的抗 原表位；为种属型标志，位于IgC区。同种异型(allotype)：存在于同种内不同个体间的免疫原性；为个体型标记，位于IgC区和V区独特型(idiotype,Id)：由于CDR区的不同显示出的不同免疫原性；为免疫球蛋白分子的标志，位于IgV区。,免疫球蛋白的异质性
11、,抗体功能 FUNCTIONS OF ANTIBODIES,1.中和病毒或毒素 2.激活补体 3.调理作用：促吞噬 4.ADCC：促杀伤 5.通过胎盘：IgG 6.介导I型超敏反应,Figure 9-24,(1). Ab neutralize bacterial toxins of G+ bacterium,Figure 9-26,(2) Ab block the adherence of bacteria to host cells,Figure 9-28,(3) Abs kill the bacteria by the help of complement,调理作用（opsonizatio
12、n）,抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的Fc受体(Fc receptor,FcR)结合，从而增强吞噬细胞的吞噬功能。,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通过其Fc受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞。NK细胞是介导ADCC的主要细胞。,穿过胎盘和黏膜,IgG可穿过胎盘屏障，在新生儿抗感染免疫中起重要的作用。 分泌型IgA的黏膜局部免疫作用,各类抗体的生物学活性 CHARACTER OF EACH CLASS,IgG IgM IgA IgE IgD,IgG,1
13、.含量最多，中和毒素，抗感染ADCC、调理吞噬、活化补体 2.通过胎盘 3.结合SPA.,IgA,分泌型sIgA介导局部粘膜免疫,IgM,1.分子量最大，五聚体2.最早出现.3.天然血型抗体.4. B细胞未成熟的标志,IgD,B细胞成熟的标志,IgE,1.含量最少 2.参与型超敏反应和抗寄生虫免疫,人工制备抗体 PRODUCTION OF ANTIBODIES,多克隆抗体的制备 单克隆抗体的制备 基因工程抗体,多克隆抗体的制备抗原免疫动物所得到的血清，含有多种抗体的混合物，称多克隆抗体(polyclonal antibodies).特异性不高，容易出现交叉反应。 单克隆抗体的制备用杂交瘤技术得
14、到的抗体，由一个B细胞克隆产生的同源抗体，称单克隆抗体(monoclonal antibodies,mAb).其结构高度均一，纯度高，特异性强，无交叉反应。,人工制备抗体,基因工程抗体 genetic engineering antibody,鼠源mAb在应用中存在的主要问题：人抗鼠抗体（human anti-mouse antibody, HAMA）的产生。基因工程抗体：借助DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接和修饰，重新组装而成的新型抗体分子。,嵌合抗体（chimeric Ab）,鼠V+人C,改型抗体（reshaped Ab）：,鼠CDR+人FR和C区,小分子抗体：仅由Fab或Fv组成的抗体,基因工程抗体的发展方向：人源化；小型化；多功能化,人工制备抗体,治疗性单抗技术演化,Thought Questions,The basic structure and special structure of immunoglobulin.The functions of Ig.,
