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1、A An nt ti ib bo od dy y M Mo ol le ec cu ul le es s, , T Th he ei ir r G Ge en ne es s a an nd d B B C Ce el ll l D De ev ve el lo op pm me en nt t 抗体分子、基因和抗体分子、基因和 B B 细胞发育细胞发育Chapter 7Chapter 71优质课件获得性免疫系统的获得性免疫系统的 “五项基本原则五项基本原则”2 One clone，one receptor3 Clonal selection and expansion4 Clonal del
2、etion and self-tolerance 1 Lymphocytes and lymphoid organs5 Antigen processing and presentation（MHC）2优质课件Three TopicsDiversitySpecificityMemoryAdaptive ImmunityThree Representatives MHCAntibodiesTCRs3优质课件7-17-1 Immunoglobulin and Antibody (抗体抗体分子与免疫球蛋白）分子与免疫球蛋白）4优质课件a1 a2bg白蛋白球蛋白（c）（a）（b）对健康人用疫苗进行主动
3、免疫，免疫前（a）和免疫后10天 （b）分别采血并对血清蛋白进行凝胶电泳分析。免疫前血清中的g 球蛋白条带较宽，免疫之后则相对集中。Bruton 氏病患者血清蛋白中的 g 球蛋白条带缺失（c）。Diversity of Ab (Diversity of Ab (抗体分子的多样性抗体分子的多样性) )5优质课件Diversity - Diversity - Different Classes and SubclassesDifferent Classes and SubclassesIgM IgmIgG IggIgA IgaIgE IgeIgD IgdDiversity - Diversity
4、- Different Sequences and SpecificityDifferent Sequences and Specificity6优质课件 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 5040 30 2010 0 CDR1CDR2CDR3 抗 体 分 子 的 多 样 性 Igl 链 的 氨 基 酸 序 列酸残基的变异率相应位置上氨基对来自不同B细胞克隆的Ig轻链氨基酸序列进行比较，发现V区的变化主要集中在3个分别由610个氨基酸残基组成的狭小区域内。这3个区又被
5、称作高可变区或互补决定区（CDR），参与抗原结合部位的组成。7优质课件7-2 Basic Structure of Ab Molecules7-2 Basic Structure of Ab Molecules 抗体分子的基本结构抗体分子的基本结构8优质课件IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH 结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。9优质课件胃蛋白酶胃蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab)2Fab 抗 体 分 子 的 酶 切 片 段木瓜蛋白酶作用于IgG分子重链间二硫键的N端
6、侧，将其裂解为Fab段和Fc段。胃蛋白酶则切在该二硫键之C端侧，产生F(ab)2和pFc段。10优质课件 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 5040 30 2010 0 CDR1CDR2CDR3 抗 体 分 子 的 多 样 性 酸残基的变异率相应位置上氨基Diversity and Specificity12优质课件COOHCDR3HV4NH2CDR1CDR2抗体分子的抗原结合部位抗体分子的抗原结合部位13优质课件抗原抗原B 细 胞 表 位 抗体 CDR表位AbAg1
7、4优质课件“Ig-like Domain (Ig样结构域)”15优质课件Ig SuperfamilyIg Superfamily-S-S-CL-S-S-CL-S-S-S-S-CL-S-S-CL-S-S-S-S-CL-S-S-CL-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-CL-S-S-CL-S-S- -S-S-V-S-S-V-S-S-CL-S-S-CL-S-S- -S-S-V-S-S-V-S-S-CL-S-S-CL-S-S-S-S-V-S-S-V-S-S-S-S-S-S-S-S-CLCL-S-S- -S-S-S-S-S-S-CLCL-S-S- 免 疫 球 蛋 白 超 家 族-S-S-V-S-S-
8、V-S-S-C2C2-S-S-S-S-C2-S-S-C2-S-S-C2-S-S-C2-S-S-V-S-S-S-S-V-S-S-S-S-C2-S-S-V-S-S-V-S-S-V-S-S-VC2C2-S-S-S-S-C2C2-S-S-S-S-C2C2-S-S-S-S-C2-S-S-C2C2-S-S-S-S-C2C2C2C2C2C2C2-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-CD2LAF-3CD3CD4CD8VCAM-1ICAM-1ICAM-2Ig 受体 g d eMHC-IMHC-IIb2m免疫球蛋白 （IgM）TCRIga/bIg分子超家族的成员多数为细胞膜表面分子。图中显示的
9、是Ig分子超家族的一些主要成员及其分子结构。16优质课件7-3 7-3 五类抗体分子的主要特点五类抗体分子的主要特点IgM IgmIgG IggIgA IgaIgE IgeIgD Igd17优质课件IgG 分 子 的 四 种 亚 型IgG1IgG4IgG3IgG2 g1，g2，g3 和 g4 等Igg 链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。18优质课件IgM J 链IgM 抗 体 结 构分分 泌泌 型型 IgM膜膜 型型 IgMsIgM Iga a Igb b I
10、ga a Igb b19优质课件 IgE 分 子 的 结 构20优质课件 IgD 分 子 的 结 构21优质课件 J 链分泌链IgA dimer22优质课件23优质课件GODGeneration of Diversity7-4Ig and TCR Gene Rearrangement24优质课件外显子1内含子 RNA转录本mRNA 蛋白质多肽链基因1基因2基因3基因4外显子2外显子4外显子3内含子内含子 染色体DNA 完整基因基 因 的 结 构、 转 录 与 翻 译25优质课件V3VnJ1J2J3J4V1V2CJ5前前 B B 细胞细胞 DNADNAV1V2V3VnJ3J1J2J4CJ5基因重
11、排基因重排J5CRNA RNA 剪切剪切V2J4 VL CLV1V2J4CJ5成熟成熟 B B 细胞细胞 DNADNA初级转录本初级转录本V1V2J4CJ5J4V2CmRNA mRNA 26优质课件 L VH Cm1.胚系基因2.基因重排3.重排基因4.RNA转录本5.mRNA剪切6.成熟mRNA7.Igm前体多肽 V1 V2 V3 Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca V1 V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca V1 V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca V2D2J3 J4 Cm Cd V2D2J3 Cm Cd V
12、2D2J3 CdCmJ4J4 V2 D2 J3 Cm V2 D2 J3 Cd L VH Cd Ig 重重 链链 基基 因因 重重 排排 27优质课件Susumu TonegamaNobel Prize 198728优质课件7-47-4IgIg基因及其重排基因及其重排 V V V V V V V V J J J J J K 着丝粒着丝粒 V V V V V V VPREB1 V V J1 L1 J2 L2 J3 L3 J4 L4 J5 L5 J6 L6 J7 L7 IGLL1 IGLL2 IGLL3 V V D D D D V V D D D D J J J J M D G3 G1 EP1 A1
13、 GP G2 G4 E1 A2 95个 IGHV 23个 IGHD 9个 IGHD 9个 IGHJ 11个 IGHC 900 kb 240Kb 22Kb 35Kb 300Kb免 疫 球 蛋 白 基 因 结 构 IGH （位于染色体（位于染色体 14q3214q32） IGK （位于染色体（位于染色体 2p12-p112p12-p11） 1.85M b0.85M b多于90个 IGKV 5个 IGKJ IGKC 11个 IGKV orphonsIGL （位于染色体（位于染色体 22q1122q11） 60个 IGLV 800K b 14K b 60K b 670Kb 30Kb 150Kb 7个
14、IGLJ 与 7个 IGLC 交替排列 3个 IGLL 基因座 29优质课件 7 核苷酸CACAGTGACAAAAACC12V23VCACAGTGGGTTTTTGT23V1212 23 J 12J 23 J D Ig 基 因 的 重 信 号 序 列IGKIGLIGH 9 核苷酸 9 核苷酸 7 核苷酸V、D和J基因片段两端的重组信号序列按图中所示方式组成，以保证V、（D）、J之间的正确重排。31优质课件 Ig 基 因 重 排 序 列CCAAAAACAGGTTTTTGTD4 D3 D23 J1 C ACTGTG CTGACAC D1 D2 J2 J3 C 5 3剪切剪切12bp 23bp一个IG
15、HD（如IGHD2）和一个IGHJ （如IGHJ2）基因片段通过其两侧的23bp-RSS和12bp-RSS被拉拢在一起。它们之间的DNA片段形成环状并被剪除，IGHD2和IGHJ2之间被修复酶连接在一起。32优质课件 Heavy chain diversity created by variable recombinationAA TA G A G A TA G A G A TG A GG C GTA CA C TGG TG T AATA CA C TGG TG T AAGA CA C TGG TG T AAA CC TGG TGTA CCG TGTA CG TGA CGTTTGT A CCC
16、AspArgArgArgAsnAspAspAspTyrTyrTryTryTryGlyGlyGlyAsnSerSerTyrTyrTrpTrpGlySerTyrPheTyrSerThrJHVHDS107M603M167S107M603M16733优质课件 Light chain diversity created by variable recombinationC C C C C CT G GC C C T G GProTrpProteinRecombined DNAGerm line DNAC C C C C CT G GC C C C G GProArgC C C C C CT G GC C
17、 C C C GProPro34优质课件Generation of antibody diversity1 multiple genesD N AV-region proteins4 mutation2 variable recombination3 nucleotide additionV1V3V4V2V5V6VnV mutationVVVJ1J2JnJ2VVJ1J2JnJ2nucleotidesIg 基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟35优质课件36优质课件7-5 Class switching53 L VH1 L VHn DH1 DH7 DH13 JH 5 L VH1 L VH2
18、01 L VHn DH1 DH DH JH C Cd Cg 3 Cg 1 Cg2b Cg2a Ce CaC Cd Cg3 Cg 1 Cg 2b Cg2a Ce Ca3 3 5 L VH1 L VH200 L V D J JH C Cd Cg 3 Cg 1 Cg2b Cg 2a Ce Ca5 3 L V D J JH C Cd37优质课件 Maturation of the immune response and class-switchingcmcdcg3VJCg3DVJDPrimary transcriptV-D-JcmmRNAPrimary transcriptV-D-JCg3mRNACm
19、CdLost genesIgMmaturationIgG38优质课件 L VH Cg V2 D2J3 J4 Cg V2D2 J3 Cg V2 D2 J3 Cg V1 V2 D2J3 J4 Cg Ce Ca V2 D2J3 J4 Cm Cd Cg V2D2J3 Cg 1.重排基因2.DNA再次重排3.RNA转录本4.mRNA剪切5.成熟mRNA6.Igg 前体多肽 V1 V2 D2J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca Ig 分分 子子 类类 别别 转转 换换 的的 机机 理理AB39优质课件抗体分子的类别转换抗体分子的类别转换 - DNA 再次重排再次重排 VDJ Sm m IGHM Sg
20、g IGHG Se e IGHE VDJ Sm m Se e IGHE再次重排副产物再次重排 IGH 基因+ IL-4 + CD40 L重排 IGH 基因Sg gIGHGSm mSe eIGHM 类 别 转 换 机 制VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片段直接与IGHE相连，所产生的基因编码IgE分子重链。40优质课件V-D-Jd dV-D-Jm md dPloy APloy AV-D-Jm mIgD mRNAIgM mRNAPrimary RNA transcript抗体分子的类别转换抗体分子的类别转换 - RNA 替代剪切替代剪切41优质课件 L VDJ
21、 Cm2 Cm3 Cm4 S M1 M2DNAPoly APoly AI Igm ms mRNAI Igm mm mRNA分 泌 型 与 膜 型 IgM 的 产 生 膜 型 分泌型 Ig重链C区基因的3端含有编码疏水性跨膜区的两个外显子（M1、M2）及多腺苷酸化位点（PA）。mRNA转录本的替代剪切产生两种不同的mRNA，带有M1和M2外显子序列者指导膜型Igm的合成，M1和M2序列被剪除者指导分泌型Igm链的合成。42优质课件secreted (m ms)membrane (m mm)Membrane and secreted IgM43优质课件7-67-6B B 细胞发育细胞发育表达Pre
22、-BCR的B细胞表达sIgM的未成熟B细胞B细胞的中枢免疫耐受表达sIgD和sIgM的成熟B细胞Iga/Igb与信号转导骨髓基质细胞和IL-7在B细胞发育过程中的作用B祖细胞在骨髓中经历前B细胞、未成熟B细胞和成熟B细胞等几个阶段。在此过程中膜表面 BCR分子发生一系列的变化，成为不同细胞发育阶段的标志。44优质课件替代轻链VHDHJHDHJH VLJLIgMIgDIgMB220 不成熟B细胞前B细胞B祖细胞 成熟B细胞轻链基因重链基因RAG-1/2轻 链膜型重链 VHDHJH DHJHVHDHJHVHDHJH VLJL VLJL+-mmm+dk or lk or l替代轻链Vpre-B +
23、l5 胚系k + lVpre-B + l5 胚系k + l B 细 胞 发 育 过 程-45优质课件Ig m mVpre-Bl l5Ig-a/ a/ Ig-b b Lyn，Fyn，Blk，Btk，Syk信号转导信号转导Pre-BCR前B细胞首先开始表达Igm 链，在k或者l轻链基因发生重排并表达之前，Igm 链与替代轻链 l5（14.1）和Vpre-B以及Iga/b共同组成Pre-BCR表达于细胞的表面。Iga/b执行信号转导功能。 IGK 重排成功 失败 第二个IGK 重排成功失败 IGL重排成功 失败 第二个IGL重排 成功 失败 细胞凋亡 Ig轻链基因的重排前B细胞46优质课件不成熟B细胞sIgM前B细胞骨髓基质细胞VLA-4VCAM-1 C-kitSCFB祖细胞IL-7受体IL-7 基质细胞和 IL-7 在 B 细胞发育过程中的作用 B祖细胞通过VLA-4和VCAM-1的结合粘附于骨髓基质细胞之表面，在SCF的诱导下开始表达IL-7R。骨髓基质细胞通过其所分泌的IL-7刺激B祖细胞继续分化成熟。48优质课件MMMMDMDGMDA 成熟B细胞 祖B细胞 前B细胞 （胞浆出现 IgM重链）不成熟B细胞Mature B cellsImmature B cellsPre-B cellsPro-B cells49优质课件
