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1、免疫学多媒体课程,张 国 俊,第三章 免疫球蛋白 (immunoglobulin),目的与要求,掌握免疫球蛋白的概念、结构、功能区及功能区的功能、类型、酶解片段 掌握免疫球蛋白的生物学功能 了解多克隆和单克隆抗体及基因工程抗体,概 念,免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）即抗体(antibody，Ab)，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，是体液免疫的重要效应分子,抗体的发现,Behring,1937年 Tiselius和Kabat 血清电泳方法,血清蛋白,白蛋白 1球蛋白 2球蛋白 球蛋白 球蛋白,与抗体有关的诺
2、贝尔奖获得者,第一节 免疫球蛋白的结构,Porter,1、Porter 木瓜蛋白酶 1959 (1)Fab段 2个 抗原结合片段 fragment with antigen binding,(2)Fc段 1个 可结晶片段 fragment crystallized,研究简史,2、Nisonoff 胃蛋白酶 1960 (1)F(ab)2 段 1个 结合颗粒性抗原出现凝集反应 (2)Fc段 1个 无生物学活性,研究简史,Edelman,3、Edelman: 巯基乙醇尿素变性电泳,4、X线晶体衍射技术进一步证明,研究简史,一、免疫球蛋白的基本结构,四肽链分子，即由两条相同的重链和两条相同的轻链通过链
3、间二硫键连接而成的免疫球蛋白单体，呈“Y”形,1.重链（heavy chain，H链） 450-550个氨基酸残基组成，按恒定区氨基酸组成和排列的差别，可分为五类， IgM、IgG、IgA、IgD和IgE ，相应的重链分别为： 、链,（一）重链和轻链,同一类Ig的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此可将同类Ig分为不同的亚类 IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 IgA1、IgA2,214个氨基酸残基组成 L链有两种： 与 ，Ig据此分为两型 和的比例异常可能反映免疫系统的异常,2.轻链（light chain，L链）,（二）可变区和恒定区,免疫球蛋白分子中靠近N端的约110
4、个氨基酸的序列变化较大，称为可变区（V区） 其余靠近C端的氨基酸序列相对稳定，称为恒定区（C区）,可变区与恒定区,V区,C区,N端,C端,二硫键,1. 可 变 区,VH和VL VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（ HVR）或互补决定区（CDR）,CDR1、CDR2、CDR3共同组成Ig的抗原结合部位 在V区中，CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（FR）,CH和CL 不同类Ig CH的长度不一 同一种属的个体，所产生的同一类Ig，其C区氨基酸组成和排列顺序较恒定，即免疫原性相同，但V区不同,2. 恒 定 区,（三）功能区,又称为结构域，Ig
5、的链内二硫键将每条肽链折叠成几个球形区域，每个区域由约110个氨基酸残基组成，具有不同的生物学功能,L链功能区：2个，（VL、CL） H链功能区：IgG、IgA、IgD 4个 IgM、IgE 5个,Ig的功能区,功能区的功能,1. VL和VH是抗原结合位点 2. CH1和CL具有Ig同种异型遗传标记 3. CH2/CH3为补体结合位点,4. IgG的CH2介导通过胎盘 5. CH3、CH4可与多种细胞的相应Fc受体结合，介导免疫细胞的生物学活性,位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸。易伸展、弯曲，有利于同时结合两个不同的抗原表位 易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解 IgM和IgE无铰链区,（四）
6、铰 链 区,1 J链（joining chain）：是一富含半胱氨酸的多肽链，能将单体Ig分子连接为多聚体。IgA，IgM,二、Ig的其他成分,2分泌片（SP）：是分泌型IgA上的一个辅助成分，能保护分泌型IgA的铰链区免遭蛋白水解酶降解,（一）木瓜蛋白酶水解片段 在铰链区的近N端将其裂解成2个Fab和1个Fc片段，Fab能够与抗原结合；Fc能够与细胞表面的Fc受体结合，因它容易形成结晶，故称为可结晶片段（fragment crystallizable）,三、水解片段,（二）胃蛋白酶水解片段 在铰链区的近C端将其裂解成两个片段：一个大片段F（ab）2和一些小碎片pFc。pFc分子量小，丧失免疫
7、原性。 F（ab）2片段功能与Fab段相同，具有双价，可同时结合两个抗原表位,第二节 免疫球蛋白的血清型,同种型 同种异型 独特型,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，存在于IgC区,同种异型（allotype） 同一种属不同个体之间免疫球蛋白具有的免疫原性，为个体型标志，存在于Ig C区,独特型（idiotype, Id)： 同一种属、同一个体来源的抗体分子，由于其CDR区的氨基酸序列的不同，可显示不同的免疫原性，称为独特型，是每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志,第三节 免疫球蛋白的生物学活性,识别并特异性结合抗原 是抗体基本功能，其中CDR区起决定
8、性作用 Ig结合抗原表位的个数称为抗原结合价,一、IgV区的功能,1.中和毒素 2.中和病毒 3.阻止细菌黏附,二、IgC区的功能,（一）激活补体 抗体与相应抗原结合后，暴露出CH2/CH3结构域上的补体结合位点，激活补体。IgG、IgM,1.调理作用 抗体通过Fc段与Fc受体结合从而增强吞噬细胞的吞噬作用，这种现象称为调理作用,（二）结合Fc受体,2. 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）: 具有杀伤活性的细胞通过其表面表达的F受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶抗原,3.介导I型超敏反应 IgE与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合，使其致敏，当相同变应原再次进入机体即可刺激致敏靶细
9、胞脱颗粒，释放生物活性介质，引起I型超敏反应,（三） 穿过胎盘和黏膜 IgG是唯一可通过胎盘的Ig ， 是重要的自然被动免疫，对于新生儿的抗感染有重要意义 sIgA可通过呼吸道和消化道黏膜，是黏膜局部免疫的主要因素,第四节 各类免疫球蛋白的特性,Ig G, 血清中含量最高，占血 Ig 总量的 75 主要由脾脏及淋巴结中的浆细胞合成， 出生后3 个月开始, 35 岁达成人水平 半衰期最长，为 2023 天 是再次免疫应答的主要抗体 是唯一可以穿过胎盘的抗体 参与 ADCC 及 SPA 协同凝集作用 参与某些自身免疫病及超敏反应,Ig M, 占Ig总量的5-10 在个体发生及免疫应答中产生最早 分
10、子量最大，为五聚体 天然抗体为 Ig M 类抗体 调理作用最强，在体内有重要的免疫保护作用 不能通过胎盘，如脐带血IgM升高则可能发生胎儿宫内感染 膜表面IgM为B细胞表面主要的抗原识别受体,Ig A, 主要由黏膜相关淋巴样组织产生，4-6 个月开始合成，4-12 岁达成人水平 Ig分为 Ig A1 和 Ig A2 两个亚类 Ig A1主要存在于血清中，占血清 Ig 总量的 10%左右，占 Ig A 的 85% Ig A2 主要存在于外分泌液中（SIgA），少数存在于血清中 SIg A为双体结构，是黏膜局部重要的保护性抗体,Ig D, 主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占Ig的1左右 SmIg
11、D 是 B 细胞表面主要受体，B 细胞表达SmIg D 时是 B 细胞成熟的标志 Ig D的功能不清,mIg的结构,Ig E, 由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆细胞产生 IgE在体内含量最少，仅占Ig的0.002%左右 IgE为亲细胞抗体，主要参与机体的I型超敏反应 IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关,G 量最高可入胎 A含两条泌在外 M是最大早且快 D的功能不明白 E结肥大诱变态 五类浓度高低排,第五节 人工制备的抗体类型,1.定义 指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如:免疫血清（含多种特异性抗体）。 2.优点 作用全面、来源广泛、制备容易 缺点 特异性
12、不高、易发生交叉反应 3.实际意义 （1）预防、治疗感染性疾病 （2）临床诊断,一、多克隆抗体第一代抗体 （pdyclonal antibody, pAb）,二、单克隆抗体第二代抗体（monoclonal antibody, mAb）,1.定义 由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体 2.优点 结构均一、纯度高、特异性强、效价高、交叉反应少、成本低 缺点 仍有鼠源性,3. 单克隆抗体的应用,(1)、诊断试剂,(2)、研究用探针,(3)、制备“生物导弹”,(4)、放射免疫测定法,三、基因工程抗体第三代抗体 (genetic engineering antibody),1.定义 在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。 2.举例 人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody) 小分子抗体 双特异性抗体(bispecific antibody),思 考 题, 名词：Ig ADCC 单克隆抗体 免疫球蛋白的结构和功能区 免疫球蛋白的生物学功能,
