第三章 抗体(antibody)概论

免疫球蛋白分子结构（IgG）
高变区（CDR）
抗体分子结构
外形 “Y”形
链（chains)
2条重链(Height chains), 约55kD，550aa。
分类：根据H链恒定区氨基酸的组成和排列顺序不同， 将重链分为α、γ、 δ、 μ、 ε；Ig分为IgA、 IgG、 IgD、 IgM、IgE。
IgG3
(2) 四个亚类；
(3) 血清中含量最高(75-80%Ig)；
(4) 半衰期最长(21～23天)；
(5) 3～5岁达成人水平(8.0～17mg/ml)；
2.生物学活性 (1) 通过胎盘（新生儿抗感染）； (2) 激活补体（裂解细胞）； (3) 调理作用（促进吞噬）； (4) 介导ADCC（抗体依赖的细胞介导的细胞毒
单体/二聚 体
单体
160/385
184
10~15
＜1
IgE 单体 188 0.002
半衰期
23
5
6
3
3
出现时间
出生后 三个月
出生前
出生后四个 月
晚
晚
五大类免疫球蛋白特性比较（2）
与补体结合能力 中和作用 调理作用 ADCC 参与粘膜防御 能穿透胎盘 与细胞结合 参与超敏反应
IgG IgM IgA IgD IgE
Cesar Milstein
一、制备
二、应用
肿瘤的导向治疗和放射免疫显像技术
三、基因工程抗体
问题产生——HAMA反应
Human anti-mouse antibody 抗体人源化—基因工程抗体
嵌合抗体 小分子抗体 抗体库技术
重组抗体举例
练习题
什么是抗体？主要功能是什么？ 简述抗体的分子结构和功能相关结构域？ 什么叫单克隆抗体？制备单克隆抗体的基本原
第一节 免疫球蛋白的结构与类别
一、抗体的基本结构
1 抗体是免疫球蛋白
抗体（Antibody，Ab）是存在于动物血清中的一 类由浆细胞分泌的具有免疫学功能的球形糖蛋白。 能特异性与抗原结合，从而引发 一系列的免疫学 效应。抗体是体液免疫应答的主要产 物 ，也称为 免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig)。
亚类：同类Ig根据铰链区氨基酸组成、重链二硫键的数 目和位置不同，可分为不同亚类。 IgG1~IgG4；IgA1、 IgA2。
2条轻链（Light chains)，约25kD，250aa, κλ 分型：κ和λ型。λ1~λ4四个亚型。 意义： *一个天然Ig分子的两条轻链的型别总相同。 *κ和λ比例异常可反应免疫功能异常。
二硫键 重链、轻链内和之间，存在链内和链间二硫键
分区(Regions） 轻链：可变区（VL），恒定区（CL） 重链：可变区（VH），恒定区（CH） 重链铰链区（Hinge region)
富含脯氨酸，增强捕捉抗原的强度，对蛋白酶敏感。 IgM和IgE无铰链区。
结构域（domains）
Ig分子的每条肽链均可由链内二硫键折叠为几个 球形的环肽区域，叫功能区或结构域，每个功能区具 有相应的功能。
明胎儿有宫内感染； 8. B细胞膜IgM（mIgM）→ 体液免疫应答；IgM是B细胞抗原
受体的主要成分.
IgM
抗体结构
分 泌 型 IgM
膜 型 IgM
IgM
sIgM
J链
Iga Igb
Iga Igb
初次免疫
抗 100000 原 特 10000 异 性 1000
血 清 100
抗
体
10
滴
度
1
（
0
初次应答
分泌型（secreted Ig, SIg）——存在于体液， 大多具有抗体的功能。
膜型（membrane Ig, mIg）——存在于B细胞 表面，是B细胞的抗原受体（BCR）
四、 抗体的类型及功能多样性
(一) IgG （γ/κ或γ / λ）
1.一般特性
(1) 单体分子； IgG1, IgG2 and IgG4
基因1
基因2
基因3
基因4
内含子
内含子
内含子
外显子1
外显子2
外显子3
外显子4
前 B 细胞 DNA
V1
V2
V3
Vn
J1 J2 J3 J4 J5
C
基因重排
成熟 B 细胞 DNA 初级转录本 RNA 剪切 mRNA
V1
V2
J4 J5
C
V1
V2 J4 J5
C
V1
V2 J4 J5
C
V2 J4
J5
C
V2 J4 C
五、IgE εκ/ ελ
1. 单体分子； 2. 血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3. 种系进化中出现最晚； 4. 呼吸道和胃肠道浆细胞产生； 5. 介导Ⅰ型超敏反应；p268 6. 过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性
IgE水平增高。
免疫球蛋白的功能
（一）特异性结合抗原 免疫清除或中和 （二）效应功能 激活补体系统 调理作用
二 免疫球蛋白的类型
重链（H）： 5类（classes）： γ 、 α、μ、ε、 δ 亚类（subclasses）： α1、α2； γ1、γ2、 γ3、 γ4 轻链（L）： 2型（types）： κ、λ 亚型（subtypes）： λ1、 λ2、 λ3、 λ4（小鼠）
重链的5种类和轻链2型构成5类免疫球蛋白： IgG、 IgA 、 IgM、IgE、IgD
单克隆抗体（monoclonal antibody，McAb）是指 只针对某一特定的抗原决簇（表位）的抗体分子 的克隆，属于独特性抗体。
抗a 抗体—抗a单抗 抗b 抗体—抗b单抗 抗c 抗体—抗c单抗 抗d 抗体—抗a单抗
多抗
Nobel Prize in 1984
Georeges Kohler
IgA dimer
分泌片 J链
Origin of Secretory Component of sIgA
四、IgD（δλ/δκ）
1. 单体分子 2. 存在形式：分泌型— 血清中，功能不清；
膜结合型— B细胞表面, 3. 意义 （1）是B细胞成熟的重要标志； （2）抗原受体，对B细胞活化、增殖和分化起调节作用； 4. 占血清Ig含量的0.2%； 5. 半衰期3天。
第三章 抗体（Antibody)
免疫球蛋白 （Immunoglobulin)
1890年德国学者Von Behring
哈..哈.. 哈！！
特异结合
白喉杆菌
白喉外毒素
+ 血清 血清=?
1939-1940年Tiselius和Kabat用鸡卵清蛋白 （ovalbumin) 免疫家兔。
Immune sera Normal sera
理是什么？
λ(lambda)型 (2)亚型(λ链)：
OZ(+) (或λ1) ：第190位(亮氨酸) OZ(-) (或λ2) ：第190位(精氨酸) Kern(+)(或λ3) ：第154位(甘氨酸) Kern(-)(或λ4) ：第154位(丝氨酸)
抗体的类型
三、抗体的类型 （一）同种型（isotype）
同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特 异性，其抗原决定簇主要存在于Ig的C区。
V2D2J3 J4
V2D2J3
Cm Cd
V2 D2 J3 Cm
L
VH
Cm
J4 Cm Cd
J4
Cm
V2D2J3
Cd
V2 D2 J3 Cd
L
VH
Cd
Ig 分 子 类 别 转 换 的 机 理
1. 重排基因 2. DNA再次重排
V1
V1
V2 D2J3 J4
V2 D2J3
J4 Cm Cd Cg Ce Ca A
IgG IgM
Log
）
再次免疫
再次应答
0
7
1421Βιβλιοθήκη 283542
天数
三、IgA ακ/αλ
1.两种类型 血清型：IgA1，单体；
分泌型：sIgA2，二聚体, 粘膜局部浆细胞合成； 分泌片由粘膜上皮细胞合成；
2.半衰期6天； 3.占血清Ig含量的10～15%； 4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附； 5.聚合IgA激活补体替代途径。
1.类和亚类（根据H链的抗原性不同）
IgG —γ(gamma)
IgA — α(alpha)
(1)类
IgM — μ(mu) IgD — δ(delta)
IgE — ε(epsilon)
(2)亚类
IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2
2.型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型) (1)型 κ(kappa)型
VH :CDR1,CDR2,CDR3（FRs） VL :CDR1,CDR2,CDR3 （FRs） CH :CH1 CH2 CH3（α、γ、 δ）
CH1 CH2 CH3 CH4（μ,ε） CL ：
决定Fab特异性
功能位点（Functional sites）
Fab：抗原特异性结合位点（ VH -CH1 / VL - CL ) CH2（CH3）：补体结合位点，激活补体。 Fc：抗体与膜受体结合位点(CH2CH3…..）
B Cg Ce Ca
3. RNA转录本 4. mRNA剪切 5. 成熟mRNA 6.Igg 前体多肽
V2 D2J3 J4 Cg
V2 D2J3 J4 Cm Cd Cg
V2D2 J3
Cg
V2D2J3
Cg
L VH
V2 D2 J3 Cg Cg
第三节 单克隆抗体 p143
多克隆抗体 polyclonal antibody由针对多个抗原 决定簇的抗体组合成的抗体分子的集合，即多种 抗体分子的混合物。
albumin globulin
γ-球蛋白组分：IgG ————主要抗体类型 β-球蛋白组分：IgM、IgA、IgE、IgD α2-球蛋白组分:IgA
2 免疫球蛋白的基本结构
R. Porter蛋白酶水解抗体； Edelman还原抗体； 抗体的分子结构。
(Papain) (pepsin)
Fragment antigen binding Fragment crystallized
（二）同种异型表位allotype
含义：同一种属不同个体的Ig 分子的抗原特异性不同的标志。 分布在C区。 意义：在异种个体和同种异体 间可诱导产生相应抗体。个体 标志。
（三）独特型(idiotype，Id)表 位
独特型抗原。
Ig的V区所具有的独特的 氨基酸序列和空间构象，是 自体Ig分子抗原特异性标志。 一定条件下可在自身体内诱 导相应抗独特型抗体（AId）。 主要参与免疫调节。
2 免疫球蛋白的基本结构
R Porter蛋白酶水解抗体； Edelman还原抗体； 抗体的分子结构。
Edelman等用巯基乙醇还原抗体后，SDSPAGE电泳得到大小两条带
巯基乙醇
IgG M
kD
97
66
重链H
43
31
轻链L
20
14
2 免疫球蛋白的基本结构
R Porter蛋白酶水解抗体； Edelman还原抗体； 抗体的分子结构。
ADCC （抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用）
穿过胎盘和粘膜（过继或被动免疫） 参与超敏反应 免疫调节
抗体的主要免疫功能
五大类免疫球蛋白特性比较（1）
IgG IgM
存在形式
单体 五聚体
相对分子质量 (×1000)
146
血清中总Ig百分 含量
75~80
970 5~10
IgA/SIgA IgD
作用，antibody dependent cell-mediated cytotoxicity）。
二、IgM （μκ/μλ）
1. 五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白； 2. 人类发育过程中最早合成的Ig； 3. 体液免疫应答最先产生的 Ig — 感染早期免疫； 4. 占血清Ig含量的5～10%； 5. 半衰期5天 — 血清中特异性IgM 水平增高提示有近期感染； 6. 激活补体； 7. IgM不能通过胎盘 → 脐带血或新生儿血清中IgM 水平升高表
√
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√
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√
√
√
各类免疫球蛋白比较
出生后四个月
胚胎末期
第二节 抗体多样性
抗体多样性产生的机制 基因重排的结果 1 轻重链V区基因重排的结果 2 轻重链之间的组合 3 连接多样性 体细胞高频突变多样性
染色体DNA
完整基因 RNA转录本 mRNA 蛋白质多肽链
基 因 的 结 构、 转 录 与 翻 译
VL
CL
Ig 重 链 基 因 重 排
1.胚系基因
V1
V2 V3
Vn D1 D2 D3 Dn J1 J2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
2.基因重排 3.重排基因
V1 V2
D2
J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
V1
V2 D2 J3 J4 Cm Cd Cg Ce Ca
4.RNA转录本 5.mRNA剪切 6.成熟mRNA 7.Igm前体多肽