免疫学课件03抗体

医学免疫学医学免疫学 讲授讲授 杨敬宁杨敬宁目的要求目的要求掌握：免疫球蛋白、抗体、掌握：免疫球蛋白、抗体、CDR及单克隆抗及单克隆抗体的概念；抗体的结构及功能。五类免疫球体的概念；抗体的结构及功能。五类免疫球蛋白的生物学特性。蛋白的生物学特性。熟悉：人工制备抗体的种类及特点。熟悉：人工制备抗体的种类及特点。了解：了解：J链和分泌片；抗体的异质性。链和分泌片；抗体的异质性。教学难点教学难点 免疫球蛋白免疫球蛋白HVRHVR（CDRCDR）的理解；）的理解；ADCCADCC与调与调理作用。理作用。内容内容提要提要一、概述一、概述二、二、免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构三、三、抗体的生物学活性抗体的生物学活性四、四、五类免疫球蛋白的特性五类免疫球蛋白的特性五、人工抗体的制备五、人工抗体的制备一、一、概概 述述n抗体抗体（antibody,Abantibody,Ab）：）：B B淋巴细胞识淋巴细胞识别抗原后别抗原后活化、增殖、分化为活化、增殖、分化为浆细胞浆细胞所产生的能与相应抗原特异性结合的所产生的能与相应抗原特异性结合的球蛋白球蛋白。n免疫球蛋白免疫球蛋白（immunoglobulin,Igimmunoglobulin,Ig）：）：具有具有AbAb活性或结构与活性或结构与AbAb相似的球蛋白。相似的球蛋白。二、抗体的分子结构抗体的分子结构（一）基本结构（以（一）基本结构（以IgGIgG为例）为例）（二）（二）水解片段水解片段（三）（三）抗体的异质性抗体的异质性（一）基本结构（以（一）基本结构（以IgG为例）为例）1 1、四肽链结构、四肽链结构 由两条相同的长链和两条相同的短由两条相同的长链和两条相同的短链通过二硫键连接而成的四肽链。链通过二硫键连接而成的四肽链。两种链：两种链：H H、L L 每种链：两端每种链：两端 每种链：每种链：两区两区（可可变区与变区与恒恒定区）定区）Ig的类别的类别1）类）类：根据根据CHCH氨基酸组成排列氨基酸组成排列不同分为五大类不同分为五大类 IgG IgM IgA IgD IgE 亚类亚类：IgG14；IgM12;IgA122 2）型：根据型：根据CLCL氨基酸组成排列氨基酸组成排列不同分为两型不同分为两型 型和型和型型25KD214aa50-75KD450-550aa可变区可变区（variable region，V区区）：）：IgIg分子分子N N端，端，在轻链在轻链1/21/2和重链和重链1/41/4处，处，氨基酸组成和排列氨基酸组成和排列有较大差异；有较大差异；恒定区恒定区（constant region,C区区)：Ig Ig 分子的分子的C C端，端，在轻链在轻链1/21/2和重链和重链3/43/4处，氨基酸的组成和排处，氨基酸的组成和排列比较恒定。列比较恒定。超变区超变区（hypervariablehypervariable region,region,HVRHVR）：在）：在VLVL和和VHVH中中各自有各自有3 3个个区域区域氨基酸组成氨基酸组成和排列和排列顺序变化更为明显，顺序变化更为明显，此为此为HVRHVR。因。因HVRHVR与抗原表位互补结合，故又称为与抗原表位互补结合，故又称为CDRCDR。骨骨架架区区互补性决定区互补性决定区(complementaritycomplementarity determining determining region,region,CDRCDR):):抗体与抗原表位特异性结合的部位，抗体与抗原表位特异性结合的部位，该部位因在空间结构上可与抗原表位形成精密的互该部位因在空间结构上可与抗原表位形成精密的互补，故称为补，故称为CDRCDR。轻、重链各有轻、重链各有3 3个。个。可变区和恒定区：可变区和恒定区：1.1.可变区可变区（variable regionvariable region，V V区区）：）：IgIg分子分子N N端，在轻链端，在轻链1/21/2和重链和重链1/41/4处，处，氨氨基酸组成和排列有较大差异；基酸组成和排列有较大差异；1 1）超变区超变区（hypervariablehypervariable region,region,HVRHVR）：在）：在VLVL和和VHVH中，各自有中，各自有3 3个区域氨基酸组成个区域氨基酸组成和排列和排列顺序变化更为顺序变化更为明显，此为明显，此为HVRHVR。轻、重链各有轻、重链各有3 3个个HVRHVR。2 2）互补性决定区互补性决定区 （complementaritycomplementarity-determining-determining region,region,CDRCDR）：）：超变区乃抗体与抗原（表位）特超变区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的部位，该部位因在空间结异性结合的部位，该部位因在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故故HVRHVR又称为又称为CDRCDR。3 3）骨架区骨架区 VHVH和和VLVL各有各有4 4个个FRFR。2 2.恒定区恒定区（constant region,Cconstant region,C区区)：Ig Ig 分子的分子的C C端，在轻链端，在轻链1/21/2和重和重链链3/43/4处，氨基酸的组成和排列比较恒处，氨基酸的组成和排列比较恒定。定。免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的功能区-高级结构高级结构 定义定义：Ig的多肽链分子可折叠成若干个链内的多肽链分子可折叠成若干个链内由二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由由二硫键连接的球形结构。每个球形结构约由110个氨基酸组成，具有一定的功能，故称个氨基酸组成，具有一定的功能，故称功能区功能区。Ig的功能区的功能区 L链：链：VL、CL H链链：VH、CH1、CH2、CH3 CH4(IgM、IgE)*功能区功能功能区功能（以（以IgG为例）为例）1)VH1)VH和和VLVL：与抗原特异性结合的部位；与抗原特异性结合的部位；2)CL2)CL和和CH1CH1：（：（allotypeallotype）遗传标记；遗传标记；3)3)IgGIgG的的CH2CH2、IgMIgM的的CH3CH3：补补体体结结合合点点 (激活补体经典途径）；激活补体经典途径）；4)4)IgGIgG的的CH3CH3：结结合合单单核核/巨巨噬噬细细胞胞表表面面FcRFcR(不同生物学效应）；不同生物学效应）；与抗原特异性结合的部位与抗原特异性结合的部位某些同种异某些同种异型遗传标记型遗传标记结合补体结合补体结合结合FcR 特特点点：位位于于CH1CH1和和CH2CH2之之间间，富富含含脯氨酸，脯氨酸，极富弹性。极富弹性。IgM、IgE无。无。功能：功能：1.1.有利于有利于AbAb与与AgAg的结合；的结合；2.2.有利于有利于Ig补体功能区的暴露。补体功能区的暴露。3 3、铰链区（、铰链区（Hinge region）IgGIgG分子结合抗原前后的构象变化分子结合抗原前后的构象变化Fab段段Fc段段C1q 结结合位点合位点被屏障被屏障结合抗原之前结合抗原之前 CH1 CH2暴露的暴露的C1q结结合位点合位点结合抗原之后结合抗原之后IgM CH3区，区，IgG CH2区区4 4、连接链（、连接链（J J链）和分泌片段链）和分泌片段n nJ J链：由链：由浆细胞浆细胞合成的富含半胱氨酸的合成的富含半胱氨酸的多肽链。起连接及稳定多聚体结构的多肽链。起连接及稳定多聚体结构的作用。作用。n n分泌片（分泌片（SPSP）：由黏膜：由黏膜上皮细胞上皮细胞合成合成和和分泌分泌的含糖肽链。起的含糖肽链。起保护保护s sIgIgA A及介及介导其主动运输的作用。导其主动运输的作用。二、免疫球蛋白的结构（一）基本结构（以（一）基本结构（以IgGIgG为例）为例）（二）（二）水解片段水解片段（三）（三）抗体的异质性抗体的异质性二、免疫球蛋白的结构（一）基本结构（以（一）基本结构（以IgGIgG为例）为例）（二）水解片段（二）水解片段（三）抗体的异质性（三）抗体的异质性抗体的异质性抗体的异质性n n抗原表位的多样性抗原表位的多样性：（特异性不同）n n抗体的类型抗体的类型 类类：CH氨基酸组成差异氨基酸组成差异 亚类：亚类：同一类同一类Ig重链组成、二硫键数目重链组成、二硫键数目位置差异位置差异 型：型：CL氨基酸组成差异 亚型：亚型：1-4型三三、抗体的生物学活性抗体的生物学活性 (一一)特异性识别并结合抗原特异性识别并结合抗原 体体内内结结合合相相应应抗抗原原分分子子发发挥挥免免疫疫效应。如：中和毒素，阻止吸附。效应。如：中和毒素，阻止吸附。中和作用中和作用（二）激活补体（二）激活补体 IgMIgM、IgG1IgG1 3 3 激活补体经典途径；激活补体经典途径；（三）（三）通过通过FcFc段结合具有段结合具有FcRFcR的细胞的细胞（四）（四）参与黏膜免疫参与黏膜免疫 1）调理作用（调理作用（opsonization)；IgFc段与吞噬细胞表面段与吞噬细胞表面FcR结合结合促进促进吞噬细胞吞噬细胞的的吞噬；吞噬；2 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （AbAb-dependent cell-mediated -dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCCcytotoxicity,ADCC)3)3)介导介导I I型超敏反应型超敏反应4 4）通过胎盘）通过胎盘 IgGIgG通过新生通过新生FcFc受体（受体（FcRnFcRn）进入滋养层）进入滋养层细胞内，通过胎盘，进入胎儿体内；细胞内，通过胎盘，进入胎儿体内；调理作用调理作用 抗体抗体单独单独或与或与补体联补体联合合可发挥调可发挥调理作用，即理作用，即促进吞噬细促进吞噬细胞对某些病胞对某些病原体的原体的吞噬吞噬。动画演示调理吞噬作用动画演示调理吞噬作用 1）调理作用（调理作用（opsonization)；IgFc段与吞噬细胞表面段与吞噬细胞表面FcR结合结合促进促进吞噬细胞吞噬细胞的的吞噬；吞噬；2 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 （AbAb-dependent cell-mediated -dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCCcytotoxicity,ADCC)3)3)介导介导I I型超敏反应型超敏反应4 4）通过胎盘）通过胎盘 IgGIgG通过新生通过新生FcFc受体（受体（FcRnFcRn）进入滋养层）进入滋养层细胞内，通过胎盘，进入胎儿体内；细胞内，通过胎盘，进入胎儿体内；抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCCcytotoxicity,ADCC）IgGIgG与有相应抗原的靶细胞特异性结合后，与有相应抗原的靶细胞特异性结合后，其其FcFc段可与段可与NKNK细胞表面相应的细胞表面相应的IgGIgG FcRFcR结合，从而激活结合，从而激活NKNK细细胞对靶细胞的杀伤作用。胞对靶细胞的杀伤作用。此称为此称为ADCCADCC。IgG与有相应抗原的靶细胞特异性结合后，与有相应抗原的靶细胞特异性结合后，其其Fc段段可与可与NK细胞表面相应的细胞表面相应的IgG FcR结合，从而激活结合，从而激活NK细胞对靶细胞的杀伤作用。细胞对靶细胞的杀伤作用。ADCC作用抗体的生物学活性抗体的生物学活性 (一一)识别并特异性结合抗原识别并特异性结合抗原（二）激活补体（二）激活补体 （三）通过（三）通过FcFc段结合具有段结合具有FcRFcR的细胞的细胞 1 1）调理作用调理作用 2 2）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 3)3)3)3)介导介导介导介导I I I I型超敏反应型超敏反应型超敏反应型超