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1、免疫球蛋白 免疫球蛋白的结构与功能区 免疫球蛋白的生物学活性 免疫球蛋白的异质性 人工制备抗体的类型,第 3 章 免疫球蛋白 免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig) ：是指具有抗体活性或 化学结构与抗体相似的球蛋白。Ig可分为分 泌型（sIg）和膜型（mIg）。 抗体(antibody, Ab) ： 是B细胞与抗原结合后增殖分化为浆 细胞所产生的一种能与相应抗原特异性结合的球蛋白。 例如，破伤风毒素刺激机体B细胞产生的抗毒素。 Ig与Ab的关系：抗体都是免疫球蛋白；免疫球蛋白不都有抗体 活性。 人类Ig有五种类型：IgG、IgM、IgA、IgE、IgD。,第一节 免疫球蛋白的结构与
2、功能区 一、Ig的基本结构(单体的结构)与结构域(功能区) 单体：由4条肽链组成“Y”字形结构,即由两条轻链和两条重链构 成，其中靠近N端的1/4重链和1/2轻链称为可变区（V）, 靠近C端的3/4重链和1/2轻链称为恒定区（C），重链的 1/2处称为铰链区。其结构如下图：,双体,单体与Ig的组成,IgG 单体,单体与单体之间的连接：借助J链和分泌片连接成二聚 体或多聚体（如下图）。,五聚体,(一) 单体的肽链 1、重链 50 75 kDa, 由450 550个氨基酸组成。根据Ig的氨基 酸组 成、排列顺序及其免疫原性不尽相同，可将Ig的重链 分为五种类型，分别称为链、链、链、链和链，相 应地
3、将Ig分为IgM、IgD、IgG、IgA和IgE五种类型。 同一类Ig其铰链区氨基酸组成和重链 二硫键的数日、位置也不同。据此又可将 同类Ig分为不同的亚类(subclass)。如人 IgG可分为IgG1 IgG4；IgA可分为IgA1 和IgA2。,2、轻链 25kDa，由214个氨基酸构成。根据Ig的氨基酸组成、排列 顺序及其免疫原性不尽相同，可将Ig的轻链分为两种类型，分 别称为链和链，据此可将Ig分为两型，即型和型。 一个天然Ig分子上两条轻链的型别总是相同的，但同一个 体内可存在分别带有链和链的抗体分子。 5类Ig中每类Ig都可以有链或 链，两 型轻链的功能无差异。 : 比例的异常可
4、能反映免疫系统的异 常，例如人类免疫球蛋白链过多，提示可 能有产生链的B细胞肿瘤。根据链恒定区 个别氨基酸的差异，又可分为1、2、3 和4四个亚型。,(二) 单体的结构域（功能区） VL-VH CL-CH1 CH2 CH3/CH4(Fc),(三) 单体的水解片段 木瓜蛋白酶：2 Fab + Fc 胃蛋白酶：F(ab)2 + Pfc,二、单体结构域的生物学活性与Ig的功能 结构域 活 性 Ig的基本功能 VL-VH 结合抗原 1.中和作用，阻挡、清除Ag CH2 结合补体 2. 激活补体 CH3/CH4(Fc) 结合细胞 3.免疫调理；4. 细胞毒作用 （ADCC）；5. 穿过胎盘、 粘膜，6.
5、 介导I型超敏反应,总之，Ig通过结合抗原、结合补体、结合细胞的生物活性发挥中和作用、激活补体、免疫调理和细胞毒等基本功能，进而具体表现为：抗菌、抗病毒、抗毒素、溶解靶细胞等作用。,抗体的功能,第二节 免疫球蛋白的免疫原性 （抗原性，异质性） 一、免疫球蛋白的类型,同种型（isotype）：所谓Ig的同种型，指同一种属内所有个体间的同一类Ig上的相同抗原特异性。例如，将某人的IgG注射到小鼠体内，小鼠会产生对抗所有人的IgG的抗体，表明人的所有个体的IgG上存在共同抗原表位，故被另一种属（小鼠）的免疫系统识别后产生的抗体（抗-IgG）可与所有人的IgG结合。这些共同抗原成分存在于Ig的C区整个
6、轻、重链上（见下图），数量多，为种属的遗传标志。据此，可将人类Ig分成5种类型和若干亚类、亚型。,同种异型（alltype） ：是指同一种属内不同个体间的同一类Ig上的不同抗原表位，存在于Ig的C区轻、重链任一位置上，数量少（个别氨基酸的差异），为个体的遗传标志。 独特型（idiotype）：指同一个体内抗体分子可变区（V区）上独有的抗原表位，可刺激自身产生抗独特型抗体（anti-idiotype antibody，AId或Ab2），在免疫调节中十分重要，即通过抗原内影像形成独特型网络调节自体的免疫应答。,二、外源性因素所致的异质性 自然界（外源性）的抗原物质各种各样，数不胜数，根据抗原抗体的
7、特异性原则，一种抗原表位刺激机体产生一种特异性抗体，故机体产生的抗体也应该各种各样，数不胜数，表现为Ig的多样性。 三、内源性因素所致的异质性Ig的血清型 免疫球蛋白一方面作为抗体可特异地识别、结合抗原；另一方面，免疫球蛋白本身也是抗原，可刺激不同个体甚至同一个体的B细胞分泌抗Ig的抗体，这些抗体可用血清学方法测定和分析，故又称为Ig的血清型，如 Ig分子上的同种型、同种异型和独特型抗原表位刺激机体产生的抗同种型抗体、抗同种异型抗体和抗独特型抗体。,第三节 五类免疫球蛋白的特性与功能 (一) IgG 单体,有IgG1-IgG4四个亚类,能通过胎盘，血清中含 量最高，具有：激活补体溶解细胞、细菌
8、作用，调 理吞噬和介导NK细胞的杀伤作用，中和毒素、病毒 等作用。 (二) IgM 五聚体，分子量最大，一般不能通过血管壁，免疫 应答中最早产生的抗体，天然血型抗体为IgM，有 很强的结合抗原、激活补体的能力，有强大的杀菌、 溶菌全身抗感染作用和较弱的中和毒素作用。胚胎 晚期能产生IgM，故脐带血中出现IgM表示胎儿有宫 内感染。,(三) IgA 分为血清型(单体)和分泌型(SIgA,双体)，分布于粘 膜表面及各种分泌液中，包括初乳、唾液、泪液、 呼吸道和消化道黏膜，故有黏膜抗体之称，发挥调 理吞噬、中和毒素、抗细菌、抗病毒等作用。 (四) IgD 分为血清型和膜结合型，后者为B细胞的抗原受
9、体，成熟B细胞上有mIgM、mIgD，活化的B细胞 mIgD可消失，血清型IgD功能不清楚。 (五) IgE 可与肥大细胞、嗜碱性细胞结合，与I型超敏反应、 寄生虫免疫有关。,第四节 人工制备抗体 一、 多克隆抗体 指动物免疫血清、人免疫血清、恢复期病人血清中 含有的多种抗体（图）。克隆是指一株(一个)细胞增殖 而来的细胞群，又称细胞系。 二、 单克隆抗体(McAb) 体外培养过程中一个“B细胞-骨髓瘤细胞”杂交细胞 系(一个克隆)产生的抗体称单克隆抗体（图）。单克隆 抗体只针对某一抗原决定基。,多表位的抗原 多个B细胞克隆 多克隆抗体,Ag1,Ag2,Ag3,B1,B2,B3,激活,分泌,单
10、一表位的抗原 1个B细胞克隆 单克隆抗体,McAb的制备示意,三、基因工程抗体 （一）人-鼠嵌合抗体 Ig可变区部分嵌合了小鼠抗体成分，稳定区部分来自人Ig的抗体，特点是保持小鼠单克隆抗体和抗原结合的能力（即亲和力），但抗体仍有25鼠源性部分，用于人体仍可产生抗小鼠单克隆抗体的免疫应答。 （二）人源化抗体 只保留小鼠单克隆抗体与抗原表位特异结合的互补成分，抗体其余部分来自人Ig的抗体。 （三）完全人源抗体 利用小鼠分泌人的Ig的基因工程抗体。方法是将小鼠B细胞Ig基因库敲除（gene knock out），然后将人Ig基因库注入，替换敲除的小鼠Ig基因，小鼠分泌产生的抗体完全是人Ig。,（四）
11、小分子抗体片段 为减小抗体的分子大小，将需要的抗体片段保留，而去掉在特定应用中不需要的抗体部分结构，从而使抗体作用更有效。例如：Fab、ScFv（single chain fragment variable）等。可用于针对肿瘤抗原的ScFv来运载毒素或药物的免疫治疗，它穿透实体瘤的能力比完整抗体的能力大数倍。 （五）双特异性（功能性）抗体 通过连接短肽，如亮氨酸拉链连接的针对两个不同抗原表位的两组Fab组成，在肿瘤治疗上是用得较多的基因工程抗体之一。严格来说双特异性（功能性）抗体属于小分子抗体片段的一种形式。 第五节 抗原抗体在体外的反应 （此处略，参见19章）,附参考资料： 抗体分子多样性(图),VDJ基因片段的组合：H链 k 链 l链 V 50 60 30 D 23 J 6 5 7 V D J： 6900 300 210 H链k 链 l链： 6900 （300+210）3.5 106 不准确连接： 至少增加3000倍 核苷酸插入：多样性增加100倍 突变和其他组合：1012以上,Ig重链基因重排,
