免疫球蛋白及其编码基因
细胞与分子免疫学_2研究生免疫球蛋白(医学相关)
优质课件
3
Immunoglobulin Structure
Disulfide bond
Carbohydrate
CL VL
VH
CH1
H优ing质e R课eg件ion
CH2
CH3
4
3、L链：据aa组成及序列的差异将L链分为2型，、
型， ：为2：1（人）。 天然Ig单体中，两条重链是同类的，两条轻链是同型的。
CH2
CH3
9
6、Ig的水解片段 (木瓜蛋白酶)
• Fab（Fragment of antigenbinding）
– Ag binding
– Valence = 1
– Specificity determined by VH and VL
• Fc（Crystalizable fragment）
– Effector functions
4、Ig的分区：
（1）可变区：在Ig近N端L链的1/2和H链的1/4（ 、、 ）或1/5（ 、 ）范围内，因aa组成及序列变化较大， 故称可变区（Variable region，V区）。
（2）恒定区：在Ig近C端L链的1/2和H链的3/4（ 、、 ）或4/5（ 、 ）范围内，因aa组成及序列变化相对稳 定故称恒定区（Constant region，C区）。
1、Ig的组成：由4条肽链通过链间S-S双硫键连接
而成，其中两条分子量较大的链称重链（Heavy chain， H链），两条分子量较小链的称轻链（Light chain，L 链）。
2、H链：据氨基酸（aa）组成及序列的差异（抗原
性）将H链分为5类， 、 、 、 、 链； 其分别对应于，IgA、IgD、IgE、IgG、IgM五类Ig。
第四章 免疫球蛋白
第四章免疫球蛋白第一节基本概念1、抗体：B淋巴细胞在有效的抗原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合功能的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。
1937年，Tiselius用电泳方法将血清蛋白分为白蛋白、α1、α2、β及γ球蛋白等组分，其后又证明抗体的活性部分是在γ球蛋白部分。
因此，相当长一段时间内，抗体又被称为γ球蛋白（丙种球蛋白）。
实际上，抗体的活性除γ球蛋白外，还存在于α和β球蛋白处。
20世纪40年代初期，Tiselius和Kabat用肺炎球菌多糖免疫家兔，证实了抗体活性与血清丙种球蛋白组分相关。
肺炎球菌多糖免疫家兔后可获得高效价免疫血清。
然后加入相应抗原吸收以除去抗体，将除去抗体的血清进行电泳图谱分析，发现丙种球蛋白（γ-G）组分明显减少，从而证明了抗体活性是存在于丙种球蛋白内。
2、免疫球蛋白：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)。
区别：抗体都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并不都是抗体。
如骨髓瘤蛋白，巨球蛋白血症、冷球蛋白血症等患者血清中存在的异常免疫球蛋白结构与抗体相似，但无抗体活性。
免疫球蛋白可分为分泌型（secreted Ig,SIg）和膜型（membrane Ig, mIg）。
前者主要存在于血清及其他体液或外分泌液中，具有抗体的各种功能；后者是B细胞表面的抗原识别受体。
第二节免疫球蛋白结构一、免疫球蛋白的基本结构（一）重链和轻链免疫球蛋白分子是由两条相同的重链（heavy chain，H链）和两条相同的轻链（light chain，L链）通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。
X 射线晶体结构分析发现，IgG分子由3个相同大小的节段组成。
1. 重链分子量约为50～75kD，由450～550个氨基酸残基组成。
免疫球蛋白重链恒定区由于氨基酸的组成和排列顺序不同，故其抗原性也不同。
据此，可将免疫球蛋白分为五类，即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，其相应的重链分别为μ链、δ链、γ链、α链和ε链。
抗体人源化的主要原理
抗体人源化的主要原理抗体人源化是指将动物来源的抗体（如小鼠抗体）转化为人源化的抗体，以增强其在人体内的稳定性和效力。
这一技术的研发和应用，为人类在治疗疾病方面带来了革命性的变革。
本文将介绍抗体人源化的主要原理，从基因工程的角度解释其实现方法。
抗体人源化的主要原理基于两个关键概念：可变区和框架区。
可变区决定了抗体的特异性，而框架区则决定了抗体的稳定性和结构。
在动物来源的抗体中，可变区和框架区通常相互关联，难以分离。
为了实现抗体人源化，需要对这两个区域进行调整和优化。
人源化抗体的设计通常涉及到克隆和表达人类免疫球蛋白基因。
其中，免疫球蛋白基因是一种编码抗体的基因，包括了可变区和框架区。
通过克隆和表达人类免疫球蛋白基因，可以获得人类免疫球蛋白。
为了使人源化抗体具有与动物来源抗体相似的特异性和效力，需要将动物来源抗体的可变区与人类免疫球蛋白基因的框架区进行重组。
这一步骤需要利用基因工程技术，将动物来源抗体的可变区和人类免疫球蛋白基因的框架区进行融合。
通过这种方式，可以将动物来源抗体的特异性与人类免疫球蛋白的结构相结合，实现抗体人源化。
在抗体人源化的过程中，还需要考虑到抗体的亲和力和稳定性。
亲和力是指抗体与靶标结合的紧密程度，而稳定性则是指抗体在人体内的耐受性和长期效果。
为了增强抗体的亲和力和稳定性，可以通过点突变和序列优化的方法进行改良。
点突变是指通过人工改变抗体分子中的一个或多个氨基酸残基，以增强其与靶标的结合能力。
序列优化则是指通过人工改变抗体分子的氨基酸序列，以增强其稳定性和生物活性。
抗体人源化的主要原理可以总结为：克隆和表达人类免疫球蛋白基因，重组动物来源抗体的可变区和人类免疫球蛋白基因的框架区，通过点突变和序列优化的方法进行改良，以获得具有高亲和力和稳定性的人源化抗体。
抗体人源化技术的发展和应用，为药物研发和临床治疗提供了新的途径。
相比于动物来源的抗体，人源化抗体在人体内的稳定性和效力更高，副作用更少。
免疫球蛋白
七、免疫球蛋白基因
七、免疫球蛋白基因：基因重排
重组信号序列 (recombination signal sequence， RSS)是由寡核苷酸组成的七聚体(heptamer) [5‘CACAGTG3’]、九聚体(nonamer) [5‘ACAAAAACC3’]，以及两者之间较少保守 性的间隔序列(spacer)所组成。
Susumu Tonegawa（利川根进）
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1987
"for his discovery of the genetic principle for generation of antibody diversity"
高）、唾液、泪液中 ＊ 功能: 对机体的局部粘膜(如呼吸道、消化道粘膜)的抗
感染免疫有重要作用。 ＊ 新生儿通过母乳喂养，可获得被动免疫。
IgD
＊单体结构；
＊血清含量低，占Ig总量的0.2％；半衰期极短，仅3天 （铰链区长）
＊ B细胞表面的IgD（SmIgD）是成熟B细胞的重要表面标 志：未成熟B细胞仅表达mIgM，成熟B细胞（初始型） 表达mIgM和mIgD，活化或记忆性B细胞mIgD逐渐消失。
二、免疫球蛋白的功能区
结构域：Ig的多肽链分子中约110个氨基酸可 折叠成由链内二硫键连接的具有特定功能的球 形结构。称为免疫球蛋白的功能区或结构域 （domain）.
＊ VL和VH: 抗原结合部位 ＊ CL和CH1:同种异型的遗传标记所在处 ＊ CH2和CH3：
① IgG的CH2和IgM的CH3: 补体C1q结合点； ② 母体的IgG借助CH2通过胎盘进入胎儿体内 ＊ CH3、CH4: 与细胞Fc受体结合的部位 IgG的CH3可结合细胞表面的FcR，IgE的CH2和CH3 可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE Fc受体结合。
免疫球蛋白及其编码基因
Summary: structure of Ab
Basic structure:
u Consist of 4 polypeptide chains; u Each chain has domains: C and V; HVR;CDR u Hinge region: between CH1 and CH2
Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972
Ab structure
Production of McAb
Georeges Kohler 1946-
Cesar Milstein
Nobel Prize in 1984
Susumu Tonegama
Nobel Prize 1987
同种型：同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志
同种异型：同一种属不同个体间Ig分子具有的不同抗原特异性标志
独特型：每个Ig分子所特有的抗原特异性标志
抗体功能
FUNCTIONS OF ANTIBODIES
u1.中和病毒或毒素 u2.激活补体 u3.调理作用：促吞噬 u4.ADCC：促杀伤 u5.通过胎盘：IgG u6.介导I型超敏反应
IgG
1.the most common, most important, most content antibodies in our bodies.
2.the only class of immunoglobulin that can cross the placenta in humans
IgA
免疫球蛋白及其编码基因
吴敏昊 中山 医学院免疫学教研室
Contents
u免疫球蛋白的结构 u免疫球蛋白的功能 u免疫球蛋白的特性 u免疫球蛋白的制备 u免疫球蛋白编码基因
免疫球蛋白的总结概论
免疫球蛋白的总结概论免疫球蛋白是一类由B细胞分泌的抗体分子，它是免疫系统中的重要组成部分。
免疫球蛋白具有多样性、特异性和记忆性的特点，能够识别和结合体内外的抗原物质，从而参与到机体免疫应答过程中。
下面将从结构、功能、生物合成和临床应用等方面对免疫球蛋白进行概论总结。
首先，免疫球蛋白的结构多样性是其最为突出的特点之一、一般而言，免疫球蛋白由两个重链和两个轻链组成，重链主要有IgG、IgA和IgM等多种类型，而轻链则有κ和λ两种类型。
免疫球蛋白的多样性主要体现在其变异性区（variable region），这一区域决定了免疫球蛋白的抗原结合特异性，能够识别和结合不同结构的抗原分子。
免疫球蛋白的结构多样性是由其基因的多样性和重排机制所决定的。
其次，免疫球蛋白具有特异性，即每一种免疫球蛋白只能与特定的抗原结合。
这种特异性是由免疫球蛋白的抗原结合位点（epitope）与抗原分子之间的相互作用所决定的。
这种特异性使得免疫球蛋白能够识别和结合特定的抗原分子，并通过抗原结合来介导机体免疫应答。
免疫球蛋白还具有记忆性，即一旦机体受到其中一种抗原的刺激，相应的免疫球蛋白会被激活并开始分泌。
此后，即使抗原不再存在，机体仍能保持一定时间内对该抗原的免疫记忆。
这种记忆性使得机体能够迅速应对再次暴露于同类型抗原的情况，从而更加有效地消除病原微生物。
在生物合成方面，免疫球蛋白的合成主要发生在B细胞内。
首先，B细胞通过重排和剪接基因片段的方式形成免疫球蛋白的顺序编码基因（VDJ基因片段），进而通过翻译和合成机制形成免疫球蛋白的多肽链。
接下来，多肽链将进一步组装为完整的免疫球蛋白分子，并通过分泌途径释放到细胞外。
在这个过程中，各类免疫球蛋白会经历重排和突变，从而形成广泛的免疫球蛋白多样性。
除了免疫系统中的重要角色，免疫球蛋白在临床应用中也具有广泛的用途。
目前，免疫球蛋白已经成为治疗许多疾病的重要药物，如自身免疫性疾病、感染性疾病和恶性肿瘤等。
第四章免疫球蛋白
(Immunoglobulin,Ig)
内
容
一、抗体与免疫球蛋白 二、免疫球蛋白的分子结构 三、各类免疫球蛋白的特点与功能 四、抗体的生物学活性 五、免疫球蛋白的血清型
抗体——生物体最奇妙的分子
●无限的多样性（diversity)
●功能与结构的双重性
可变区——抗原特异性结合
(三)IgA
分为血清型和分泌型两种。 血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生，为 单体。有抗菌、抗病毒、抗毒素的作用。 分泌型IgA（sIgA）是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道 等处的固有层中浆细胞产生，为双体、三体或多体。
四肽链对称结构 ，链间二硫键连接 两条相同的重链（heavy chain,H）和两条相同的轻 链（light chain,L） 氨基端和羧基端。
1.重链与轻链
1.重链（heavy chain，H链）
400～500个氨基酸残基，分子量约50～70kD。 根据Ig重链抗原性的差异，Ig可分为五类 即 IgG、IgM、IgA、IgD、IgE， 相应H链为γ、 μ、 α、 δ及 ε链。
Arne Wilhelm Kaurin Tiselius 1948 The Nobel Prize in Chemistry
Elvin A. Kabat 1914–2000
与抗体有关的诺贝尔奖获得者
1901 1908 von Bering Ehrlich & Metchnikoff 血清治疗 抗体生成、吞噬
2、结合Fc受体
Ig的Fc段经与不同细胞表面的Fc受体(FcR)结合，可 表现出不同功能 （1） 调理作用（opsonization） 是指抗体、补体等调 理素（opsonin）促进吞噬细胞吞噬细菌等颗粒性抗原的作用。 抗体的调理作用是指IgG或IgA抗体的Fc段与中性粒细胞、 巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等的相应 Fc受体结合，从而增 强吞噬细胞的吞噬作用
人免疫球蛋白重链胚系基因
人免疫球蛋白重链胚系基因
在人类基因组中，免疫球蛋白重链胚系基因是由一组基因家族
来编码的。
这些基因家族包括IGHG（编码IgG的重链）、IGHA（编
码IgA的重链）、IGHM（编码IgM的重链）、IGHD（编码IgD的重链）和IGHE（编码IgE的重链）等。
每个基因家族都包含多个基因，它们在不同的免疫球蛋白类别中发挥作用。
免疫球蛋白重链胚系基因的多样性对于免疫系统的功能至关重要。
这些基因通过不同的剪接方式和基因重组来产生多样的免疫球
蛋白，从而使免疫系统能够识别和应对各种不同的病原体。
此外，
这些基因也在免疫系统的发育和成熟过程中发挥重要作用。
研究人员对人类免疫球蛋白重链胚系基因进行了广泛的研究，
以深入了解免疫系统的功能以及与免疫相关的疾病。
通过对这些基
因的研究，人们可以更好地理解免疫系统是如何工作的，以及如何
改善免疫系统的功能来应对疾病。
总之，人类免疫球蛋白重链胚系基因是编码免疫球蛋白重链的
基因家族，它对于免疫系统的功能和多样性起着至关重要的作用。
对这些基因的研究有助于我们更好地了解免疫系统的工作原理，以及如何应对免疫相关的疾病。
免疫球蛋白G(IgG)
④ 连接多样性理论。编码κ轻链的第3可变区中第96位氨基酸的核苷酸，可因V，J片段结合时顺序的不同而产生多样性。这种连接顺序的多样性也存在于重链中。
⑤ 多框架中D基因翻译的多样性。D基因编码Ig多样性时，按照三种框架进行翻译。首先是最合适的框架，其次为向前框架或向后框架。每一种翻译形式都可指导一个D片段翻译成多种氨基酸的顺序。具体到一个B细胞究竟采取哪一种形式，多取决于产生抗体的特异性。
② IgM。IgM在Ig中分子量最大，通常称为巨球蛋白，占血清Ig总量的10%。在电子显微镜下观察，IgM由五个基本结构相同的单体组成。各单位间由一条连结链(J链)连结成“星状”的五聚体。IgM是在个体发育过程中最早产生的抗体，也是经抗原刺激的动物体内最先出现的抗体，因此检查IgM的含量，有助于传染病的早期诊断。IgM在胎儿3个月后即开始合成，但水平很低，1～2岁时血清中IgM含量达到成人水平。通过结合补体，IgM有溶解细菌和溶解血细胞的作用，并能中和病毒，其效能比IgG高100倍以上。很多抗微生物的天然抗体、同族血凝素（抗A型与抗B型血）、类风湿病中的类风湿因子以及梅毒的补体结合抗体都属于IgM。
免疫球蛋白分子的生物功能 Ig分子具有结合抗原和刺激抗体生成的双重功能（表2）。首先，它能与抗原结合，产生多种生物效应，包括：①与病原微生物或它分泌的毒素结合，产生抗感染免疫;②活化体液的一类正常组分，即补体分子，起到杀伤病原体或靶细胞的作用；③加强吞噬细胞等免疫细胞的吞噬或杀伤效应；④与组织中的肥大细胞或嗜碱性粒细胞结合，产生过敏反应；⑤封闭移植的脏器，增强对它的保护，减缓排斥；⑥封闭肿瘤细胞，降低免疫保护。免疫球蛋白还能穿过胎盘输送给胎儿。此外，由于Ig分子由糖蛋白组成，所以除了上述抗体活性，还有抗原性，可活化自身免疫细胞，使之产生针对抗体的抗体──抗独特型抗体（Id抗体），从而形成自身调节的功能。 各类免疫球蛋白的特性 五类Ig在理化及生物学特性上各有不同。
免疫球蛋白
同种型：是指同一种属所有个体分子所共有的 抗原特异性－－（人－鼠） Ig的C区
同种型Ig的抗原决定簇存在于CH、CL 据CH的不同，Ig分类、亚类 据CL的不同，Ig分型、亚型
同种异型：是指同一种属不同个体间的分子 所共 有的不同抗原特异性，可作为一种遗 传标志－－（张三－李四） Ig的CH1区
单克隆抗体的应用
• 1、抗癌“微型导弹”、治疗各种感染性疾病 • 2、免疫检验诊断各类病原体及肿瘤抗原 • 3 、机体微量成分的测定应用单克隆抗体和免疫学技术， 例如细胞因子、激素、维生素、细胞膜分子及受体 • 4、用于淋巴细胞的分类、鉴定、结构与功能的研究 • 5、应用抗T细胞单抗可治疗器官移植的排斥反应及治疗 某些自身免疫病 • 6、亲和层析中的配体
五、抗体的人工制备
表位1
表位2 抗原A 表位3 表位4 表位5
免疫动物
抗体1 抗体2 抗体A 抗体3 抗体4
抗体5
一个淋巴细胞克隆
抗体A 抗体1
产生一种抗体
多克隆抗体 单克隆抗体
针对一种表位
单克隆抗体（monoclonal antibody, mAb）：
由一个B细胞克隆产生
识别一种抗原表位 高度均一（结构、特异性） 杂交瘤技术制备
BACK
BACK
超变区（ HVR）
轻链：
28-35、49-56、9198
重链：
29-31、49-58、95102 框架区（FR）
高变区
中和作用
激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞
调理吞噬作用
ADCC 效 应
ADCC
肥大细胞
I型超敏反应
• 多克隆抗体 （polyclonal antibody） 多个抗原决定簇——机体——多种抗体的混合物
cd1c基因名
cd1c基因名CD1C基因，全称为Cluster of Differentiation 1C，是人类基因组中编码一种蛋白质的基因。
CD1C是一种转膜蛋白，属于免疫球蛋白超家族的一员，它在人类免疫系统中发挥着重要的作用。
CD1C属于CD1家族，包括CD1A、CD1B、CD1C和CD1D四个亚型，它们在免疫系统中都扮演着不同的角色。
与其他CD1家族成员不同的是，CD1C主要表达在树突状细胞（dendritic cells，DCs）和B细胞上。
DCs是一类免疫细胞，能够与T细胞相互作用并启动免疫应答。
B细胞是一类产生抗体的细胞，对于抗体介导的免疫防御起着重要作用。
CD1C基因编码的蛋白质称为CD1C分子，它位于细胞膜上，具有类似免疫球蛋白的结构。
CD1C分子能够结合和呈递脂质抗原，与抗原特异性T细胞相互作用，从而激活免疫应答。
CD1C分子的主要功能是呈递非多肽抗原给T细胞。
与传统的MHC分子不同，MHC分子主要呈递多肽抗原。
CD1C分子通过与脂质抗原结合，在细胞表面呈递给特定的T细胞亚群。
这些脂质抗原可以是来自细菌、真菌、病毒或肿瘤细胞的脂质分子。
CD1C分子所呈递的抗原主要活跃于细胞外，即细胞外环境中的细菌和真菌。
当这些病原体进入免疫系统中时，CD1C分子将其表面的脂质抗原捕获并呈递给特定的T细胞亚群。
这种抗原呈递机制不仅能够引发免疫应答，还能够诱导免疫记忆，从而提供长期的保护。
CD1C分子在人类免疫系统中的作用非常重要。
它与其他CD1家族成员一起，构成了抗原展示通路的一部分。
抗原展示通路是免疫系统中非常关键的过程，它可以将来自病原体的抗原呈递给T细胞，从而引发免疫应答。
CD1C基因的突变或功能异常与一些免疫相关疾病的发生有关。
研究发现，在结核病患者的树突状细胞中，CD1C的表达水平显著降低。
这可能导致树突状细胞无法有效呈递结核分枝杆菌的脂质抗原给T细胞，从而减弱针对结核分枝杆菌的免疫应答。
因此，研究CD1C基因在疾病发生发展中的作用，对于揭示免疫系统调控机制，以及开发新的免疫治疗策略具有重要意义。
第三讲免疫球蛋白最后稿
轻链（L链） 轻链易变区（VL）——结合抗原
轻链恒定区（CL）——遗传标志
重 链
Байду номын сангаас
重链易变区（VH）——结合抗原
IgG、
IgA、
CH1——遗传标志
IgD
恒定区 CH2——结合补体、活化补体，通过胎盘
（CH2+CH3）
CH3——与细胞表面Fc受体结合
IgM.IgE 重链一个VH，4个CH，即多CH4区，IgE CH4可与肥大
L链V区的CDR：
24-34；50-56； 90-102；
H链V区的CDR：
31-37；51-68； 95-111；
骨架区：CDR以外区域
的氨基酸组成和排列顺
序相对不易变化，称为
骨架区，FR。VH和VL
各有4个FR。
抗原结合位点：
VH
VL
表位
（4）铰链区
铰链区：位于CH1、CH2之 间有10-60个氨基酸，富 含大量脯氨酸和二硫键， 不易形成α螺旋，对蛋白 酶处理很敏感。张合自如， 可展开至180度。
注：可以有抗体活性，也可以没有。
Disulfide bond
Carbohydrate
CL VL
VH
CH1
CH2
Hinge Region
CH3
二 抗体的结构
分类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE。
1 抗体的基本结构
单体结构：
所 有 种 类 Ig 的 单 体 分子结构都是相似的， 即是由两条相同的重链 和两条相同的轻链四条 肽链构成的“Y”字形的 分子。
一个可结晶片段（Fc）
IgG
2Fab + Fc
4第四章 免疫球蛋白
第三章免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）1.免疫球蛋白Ig：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。
分为分泌型免疫球蛋白sIg、膜型免疫球蛋白mIg2.抗体（antibody，Ab）①概念：B细胞在抗原的刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特异性结合反应的免疫球蛋白，称为抗体。
②存在部位：血清、其他体液或外分泌液中。
将抗体介导的免疫称为体液免疫。
将含有抗体的血清称为抗血清或免疫血清。
③电泳区带：抗体活性大部分在γ区带，故抗体曾有γ球蛋白（或丙种球蛋白）之称。
第一节免疫球蛋白的分子结构一、免疫球蛋白的基本结构：由二硫键相连的四条对称的多肽链构成的单体。
形成一“Y”字形结构。
重链、轻链四肽链结构：所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。
两条重链（H）和两条轻链（L）。
每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。
（一）重链与轻链（天然的Ig单体结构中，两条重链同类，两条轻链同型。
）1.重链（heavy chain，H链）450～550个氨基酸残基，分子量约55～75kD。
根据Ig重链恒定区的分子结构和抗原特异性的不同，Ig可分为五类：即IgG、IgM、IgA、IgD、IgE，相应H链为γ、μ、α、δ及ε链。
2. 轻链轻链为重链的1/2，约由214个氨基酸组成。
根据轻链的不同，分为κ、λ两型。
正常人血清Ig的κ:λ=2 :1（二）可变区和恒定区1.可变区（variable region，V区）近N端的1/2 L链和1/4（或1/5）H链，氨基酸的组成及序列变化较大，而得名。
⑴超变区（hypervariable region，HVR）：V区内变化最为剧烈的特定部位。
L链3个，H链3个。
因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（complementarity determing region，CDR）。
不同Ig分子在超变区结构上各自具有独特的氨基酸排序和构型特点，也称为Ig分子的独特型或独特型决定簇。
《免疫球蛋白》
免疫球蛋白超家族
(Immunoglobulin superfamily, IGSF)：
许多细胞膜表面和机体的 某些蛋白分子，其多肽链折 叠方式与Ig折叠相似，在 DNA水平上和氨基酸序列上 与IgV区或Ig C区有较高的 同源性。编码这些多肽链的 基因被称为免疫球蛋白基因 超家族，基因表达产物称为 免疫球蛋白超家族。
功能：以非共价形式结合到二聚体上，保护S IgA 铰链区免被酶解， 介导IgA从黏膜下转运到黏膜表面。
整理课件
（三）免疫球蛋白的水解片段 1、木瓜蛋白酶(papain)水解IgG IgG 木瓜蛋白酶 2Fab + Fc
（作用于铰链区二硫键所连接2条H链近N端）
Fab： 抗原结合片段（fragment of antigen binding） 轻链＋VH、CH1 Fc：可结晶片段（fragment crystallizable） CH2和CH3
3、型
同一种属所用个体，据抗体轻链C区氨基酸组成差异，可分κ和λ两型。
4、亚型
λ型Ig中，据其λ链C区氨基端个别氨基酸差异，分λ1～ λ4亚型。
整理课件
整理课件
（三）免疫球蛋白的血清型（三种抗原表位）
1、同种型（isotype）：种属特异性标志
指同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，其表位存在 于IgC区。
IgM、IgE有CH1、CH2、CH3 、CH4 4个结构域。 不同型（ κ或λ ）的CL长度基本一致。
整理课件
整理课件
整理课件
整理课件
V
C
CDR1 CDR2 CDR3
重链
重链基因
VDJ
C
整理课件
3、绞链区(Hinge region)
Ig基因
◘ 单特异性－－单个B细胞只产生一种抗体基因
◘ 淋巴细胞为二倍体－－H、κ和λ都有两个等位基 因 －－－重组表现为等位基因排斥（allelic exclusion） ◘ 轻链中表现为同型性项斥（isotypic exclusion） 往往只有κ链基因重组失败，才发动λ链基因重组 ◘ 抗体中大部分轻链是κ 链，λ链往往占少部分 人类有约60%的轻链是κ链，约40%为链。老 鼠 有95% 的B细胞表达κ类型的轻链
5，
3
重链基因： 位于第14号染色体，包括重链V区基因和C区基因 V区基因:可变区基因（Variabel segment）简称VH （95） 多样性基因（Diversity segment ）简称DH（27） 连接基因（Joining segment ）简称JH（6） C区基因（Constant）简称CH（9）
320X10530=3.3X106 多样性增加100倍
N核苷酸插入
多样性预期 体细胞突变
多样性增加300倍
~1011
IgH基因突变率是其它基因的百万 倍以上，显著增加了抗体分子的多样性 及其与抗体的亲和力
Ig多样性的意义：
1.生物体的基因库中仅储存少量的信息，即可 对付自然界千变万化的抗原刺激。 2.了解Ig多样性的产生机制，利用分子生物学 技术，用少量的基因片段组合成千变万化的特 异性抗体的可变区。
D4 D3
“12-23”规则
一个D（如D2）和一个 J （如J2）基因片段 通过其两侧的23bpRSS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，D2和J2之间被 修复酶连接在一起。
V L
L V
a) RAG1/RAG2识别的二级 结构 ◘ 不同的V片段与J-C的重组
第三章 抗体与免疫球蛋白
第三章抗体与免疫球蛋白第一节抗体的发现及其特性一、发现：1890年德国学者Behrong和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能力和这种外毒素的组分称为抗毒素。
这是在血清中发现的第一种抗体。
二、抗体的理化性质1、抗体是球蛋白（Globulin）通过电泳证明抗体是两种球蛋白后又经电泳分析，超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体是r球蛋白，小部分是β球蛋白。
所以早期对抗体性质的研究证明抗体不是由均质性球蛋白（γ〃β）组成，是异均性的。
2、免疫球蛋白（lmmunoglabulin, Ig）为了准确描述抗体球蛋白的性质，在60年代初提出将具有抗体活性的球蛋白称为免疫球蛋白。
从此r球蛋白则改称为IgG，BIM称为IgM，而B：A称为IgA，其后又发现IgE和IgE。
抗体主要存在于血清中，但也存在于体液和外分泌液中，所以含有抗体的血清称为免疫血清。
B细胞表面上也存在免疫球蛋白，称为膜表面免疫球蛋白Surface membrane Ig,SmIg。
第二节免疫球蛋白的结构一、Ig的基本结构1、是由四条链组成的糖蛋白2、重链（Heavy chain）轻链（light chain）3、可变区和恒定区①可变区（VariableV区）②恒定区（Constant region, C区）二、Ig功能区1、L链：VL，CL2、H链：3、铰链区：①富含脯氨酸，易发生伸展及一定程度的转动，便于与抗原决定簇发生互补，也易于与补体结合。
②对木瓜蛋白酶，胃蛋白酶敏感。
③ IgM，IgE缺乏铰链区。
4、T链和分泌成分① T链（Toining chain）存在于IgM和IgA中，通过二硫键与它们结合，IgM为五聚体，IgA为二聚体（分泌型）②分泌成分或分泌片（seeretory componant, secratory, piece）是分泌型IgA的一种辅助成分。
功能是抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解。
三、Ig水解片段（1）木瓜蛋白酶（Papain）水解片段①在二硫键上方切断，产生三个片段：2个Fab段（抗原结合段）Fragineut:fantigen binding）。
脊椎动物抗体编码方式
脊椎动物抗体编码方式
脊椎动物的抗体编码方式是指脊椎动物体内产生的抗体分子的基因编码方式。
抗体是一种由B淋巴细胞产生的蛋白质分子，它们在免疫系统中起着重要的作用，能够识别和结合特定的抗原分子。
脊椎动物的抗体编码方式主要涉及两个基因家族，即免疫球蛋白重链基因家族和免疫球蛋白轻链基因家族。
这两个基因家族包含了多个基因，每个基因编码不同的抗体变异区域，这些变异区域决定了抗体的特异性。
免疫球蛋白重链基因家族主要包括IgH基因，它编码抗体的重链部分。
IgH基因包含多个基因段，包括多个变异区段（V）、多个多样性区段（D）、多个连接区段（J）和一个常规区段（C）。
在抗体发育过程中，这些基因段会通过基因重组的方式组合在一起，形成完整的重链基因，进而编码出不同的抗体重链。
免疫球蛋白轻链基因家族主要包括IgL基因和IgK基因，它们分别编码抗体的κ轻链和λ轻链部分。
IgL基因和IgK基因也包含多个基因段，包括多个变异区段（V）和一个常规区段（C）。
在抗体发育过程中，这些基因段会通过基因重组的方式组合在一起，
形成完整的轻链基因，进而编码出不同的抗体轻链。
脊椎动物的抗体编码方式通过这种基因重组的机制，使得它们能够产生多样性的抗体分子来识别和结合不同的抗原分子。
这种多样性的编码方式是脊椎动物免疫系统的重要特征，也是它们能够有效对抗各种病原体的关键所在。
总结起来，脊椎动物的抗体编码方式是通过免疫球蛋白重链基因家族和免疫球蛋白轻链基因家族的基因重组机制，产生多样性的抗体分子来应对不同的抗原分子。
这种编码方式为脊椎动物的免疫系统提供了高度的适应性和抗原特异性。
抗体mrna序列
抗体mrna序列
抗体（也称为免疫球蛋白）的mRNA序列是由其对应的基因序列决定的。
mRNA序列是基因中的编码区（外显子）被转录成mRNA分子后的序列，它指导着细胞中蛋白质的合成。
抗体的基因结构相对复杂，由多个基因片段重排组合而成，包括V（可变）、D（多样性）、J（连接）基因片段对于重链，以及V和J基因片段对于轻链。
这些基因片
段的重排和组合产生了抗体的多样性，使得免疫系统能够识别并应对各种各样的外来抗原。
在抗体mRNA序列的设计中，通常会涉及到密码子优化、5'UTR和3'UTR的选择等步骤，以提高mRNA的稳定性和蛋白质的表达效率。
密码子优化是利用密码子的简并性，选择最适合宿主细胞表达的密码子来合成mRNA。
5'UTR和3'UTR的选择则会影响mRNA的稳定性和翻译效率。
然而，由于抗体的多样性和复杂性，直接给出一个通用的抗体mRNA序列是不现实的。
实际上，抗体mRNA序列的设计需要根据具体的抗体基因序列和表达需求进行定制。
如果你需要设计特定的抗体mRNA序列，建议联系专业的基因合成公司或生物技术服务提供商，他们可以根据你的需求提供定制化的服务。
此外，需要注意的是，抗体mRNA序列的设计和合成涉及到复杂的生物学和生物技术知识，需要专业的实验技能和经验。
免疫特征的基因集
免疫特征的基因集免疫系统是人体对抗疾病的重要防线，而基因则是决定个体特征和功能的重要遗传物质。
免疫特征的基因集可以被定义为与免疫系统功能相关的基因群体。
我们来介绍一些与免疫系统功能密切相关的基因。
其中，MHC（主要组织相容性复合体）基因是免疫系统中最重要的基因之一。
MHC基因编码MHC分子，这些分子在免疫系统中起到了识别和呈递抗原的重要作用。
另外，免疫球蛋白基因家族也是免疫特征的基因集中的重要成员。
免疫球蛋白基因家族包括了编码抗体的基因，这些抗体能够特异性地识别并结合病原体，从而触发免疫反应。
除了MHC基因和免疫球蛋白基因家族，还有一些其他与免疫特征相关的基因。
例如，与免疫反应调节相关的基因，如细胞因子基因。
细胞因子是一类调节免疫反应的信号分子，它们能够在细胞间传递信息，调控免疫细胞的活化和功能。
此外，还有一些编码免疫细胞表面受体的基因，这些受体在免疫细胞与病原体或其他细胞相互作用时发挥重要作用。
免疫特征的基因集在免疫系统中起到了重要的调控作用。
这些基因能够调节免疫细胞的分化、增殖和功能，从而影响免疫系统的效应。
例如，MHC基因通过呈递抗原来激活T细胞，从而启动免疫反应。
免疫球蛋白基因则编码了不同种类的抗体，这些抗体能够特异性地结合病原体并协助免疫细胞杀伤病原体。
细胞因子基因调节免疫细胞间的相互作用和信号传递，从而影响免疫细胞的活化和功能。
免疫细胞表面受体基因编码的受体则能够识别病原体或其他细胞表面分子，并触发相应的免疫反应。
研究免疫特征的基因集有助于我们理解免疫系统的功能和调控机制。
通过对这些基因的研究，我们可以更好地了解免疫系统对抗疾病的机制，为疾病的预防和治疗提供新的思路和方法。
例如，通过研究与免疫特征相关的基因，我们可以识别出与自身免疫疾病相关的遗传因素，进而开发新的治疗方法。
此外，通过深入研究免疫特征基因集的功能，还可以为个体化免疫治疗提供理论基础和技术支持。
免疫特征的基因集是与免疫系统功能密切相关的基因群体。
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三、附属结构
ADDITIONAL STRUCTURE
J链（joining chain）
浆细胞合成的富含半胱氨酸的肽链， 可连接单体成多聚体。
分泌片(secretory piece, SP)
粘膜上皮细胞合成的非共价结合于IgA 并起转运保护作用的含糖肽链。
四、水解片段
PROTEOLYTIC STRCUTURE
Figure 3-6
Figure 3-7
Figure 3-8
一、基本结构
2.可变区和恒定区
恒定区(constant region, C区） u轻链和重链的近C端的氨基酸变化比较小，
称为恒定区，CH和CL u不同类Ig的恒定区长度不同，如CH1-3（4） u同种的同类Ig的恒定区比较固定，故有相同
u其中有的区域特别易变化，称为高变区 (hypervariable region，HVR1-3),其它部分叫骨架区
(framework fegion,FR1-4).
u高变区是抗原的结合部位，与抗原决定基形 成一个互补的表面，称互补决定区 (complementarity determining region,CDR1-3).
酶
u木瓜蛋白酶（papain) u胃蛋白酶(pepsin)
片段
u抗原结合片段(fragment antigen binding, Fab) u可结晶片段(fragment crystallizable, Fc)
四、水解片段
1. 木瓜蛋白酶（papain）的水解片段 u部位：重链铰链区二硫键连接的近N端 u片段：两个Fab段，一个Fc u功能：Fab能结合抗原，但不凝集或沉淀
免疫球蛋白的结构
STRUCTURE OF ANTIBODIES
u一、基本结构（一级结构） u二、功 能 区（二级结构） u三、附属成分（附属结构） u四、水解片段（水解结构）
一、 基本结构
两条相同的重链和两条相同 的轻链连接而成连接的四肽 结构。 1.重链和轻链 2.可变区和恒定区 3.铰链区
一、基本结构
Fc可与细胞上的受体结合
Figure 3-3 part 1 of 2
•The protease papain cleaves the IgG molecule in hinge region on the N-terminal side of the inter-heavy-chain disulfides to produce 3 fragments: 2 identical Fab fragments and one Fc fragment.
的二抗。
一、基本结构
铰链区 3.
(hinge region)
u位于CH1和CH2之间； u富含脯氨酸，易弯曲，利于与抗原表位的
结合；
u易水解（木瓜蛋白酶等）。
二、二级结构
uIg分子的肽链上折叠形成的球形的有功能 的结构域（domain）,约110个氨基酸组成 一个结构域。
u折叠形成两个片层结构，中间由二硫 键垂直连接，桶状或三明治。
免疫球蛋白及其编码基因
吴敏昊 中山 医学院免疫学教研室
Contents
u免疫球蛋白的结构 u免疫球蛋白的功能 u免疫球蛋白的特性 u免疫球蛋白的制备 u免疫球蛋白编码基因
Concepts
抗体（Antibody, Ab)
是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生 的一类能与相应抗原特异性结合、具有免疫功 能的球蛋白。
免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig)
具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白. 分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 膜型：B细胞膜上的抗原受体
Relationship between Ig and Ab
Ig
Ab
1901 1908
1972 1977 1984
1987
von Bering
Discovery and application of antibody
Emil von Behring 1854 - 1917, Nobel Prize in 1901 for demonstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tetanus toxins conferred immunity.
Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972
Ab structure
Production of McAb
Georeges Kohler 1946-
Cesar Milstein
Nobel Prize in 1984
Susumu Tonegama
Nobel Prize 1987
Ehrlich & Metchnikoff Edelman & Poter
Yalow
Koler,Milstein & Jerne
Tonegawa
Serum therapy Serum valency
Ab structure radioimmunology Monoclonal Ab
Gene of Ab
Discovery and application of antibody
Paul Ehrlich , Nobel Prize in 1908 for his work on serum valency and side chain theory
Gerald Edelman 1929 -Nobel Prize in 1972
一、基本结构
1.重链和轻链
轻链(light chain,L) u分子量比较小 u据恒定区氨基酸的组成和排列顺序，可分
为k和链 u同一Ig上的两轻链同型 u同一种属的两种轻链比例恒定区
可变区 (variable region,V区)
uIg重链和轻链的近N端110个氨基酸变化比较 大，称为可变区,即VH 和VL 。
BASIC STRUCTURE
1.重链和轻链
重链 (Heavy chain,H) u分子量比较大 u据恒定区氨基酸的组成和排列顺序的不同， 可分为5类(同种型) u不同的同种型有不同的特征
免疫球蛋白分类（class）
1. IgG - Gamma (γ) heavy chain IgM - Mu (μ) heavy chain IgA - Alpha (α) heavy chain IgD - Delta (δ) heavy chain IgE - Epsilon (ε ) heavy chain