第三章抗体

2)同种异型(allotype)
同一种属但不同个体来源的抗体分子也具有免疫原 性的不同，也可刺激机体产生特异性免疫应答。为 个体型标志，存在于Ig C区。是Ig的遗传标志。
3)独特型( idiotype．Id)
即使是同一种属、同一个体来源的抗体分子，主 要由于其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.
铰链区对木瓜蛋白酶、胃蛋白酶敏感，易被这些酶水解。 IgM和IgE无铰链区。
免
疫
球四
蛋条
白链
的对
基称 本结
重链
结构
构
轻链
➢免疫球蛋白的其他结构成分
连接链（ joining chain ） 简称 J 链，由浆细胞合成，连接 5 个单体 IgM 成五 聚体， 2 个 IgA 成双聚体，故 J 链起稳定多聚体的 作用
二、免疫球蛋白的分类
➢IgG
占血清 Ig 总量的 80% 左右
特点
IgG1, IgG2 and IgG4
IgG3
IgG 的含量最高，占血清 Ig 总量的 80% 左右 半衰期为 20~23 天，是五类 Ig 中半衰期最长的一类。 有四个亚类：IgG1～IgG4 3 个月的婴儿能合成 IgG ， 5 岁达成人水平， 40 岁后开始 下降。 易通过毛细血管壁，广泛分布于细胞外液中
分泌片（ secretory piece ） 简称 SP, 由上皮细胞合成，和分泌型 IgA 连接，使 之不受环境中酶的破坏
➢Ig的功能区
{L 链功能区： VL 、 CL H 链功能区： VH 、 CH1 、 CH2 、 CH3 （ Ig G 、 IgA 、 IgD ） ,IgM 和 IgE 的重链有五个功能区，多一个功能区， CH4 。
一、Ig的基因结构
κ链 Vκ(约100个)、 Jκ(5个)、 Cκ(1个)
λ链 Vλ(约30个)、 Jλ-Cλ(4个)
H链 V基因(约95个) D基因(27个) J基因(6个) C基因(9个)
Human antibody genes
二、Ig的基因的重排与表达调控
Light chain diversity created by variable recombination
➢框架区（framework regions，FRs）
V区中，高变区以外的区域，氨基酸的组成和排列 相对稳定，称为框架区 框架区不与抗原直接结合，但能维持高变区结构的 稳定性。
X射线晶体衍射分析表明，FRs的 保守序列形 成β片层结构，而CDRs则位于环形结构中
➢ 铰链区(hinge region)
4 mutation V
mutation
V
V-region proteins
Ig 基因的体细胞高频突变与抗体分子的亲和力成熟
抗体亲和力成熟(antibody afinity maturation)
• 指机体正常存在的一种免疫功能状态。在体液免疫中， 再次应答所产生抗体的平均亲和力高于初次免疫应答。 这种现象称为抗体亲和力成熟。它是由于抗体形成细 胞本身的基因突变和抗原对B细胞克隆的选择性激活。
在CHl和CH2之间，含较多脯氨酸和半胱氨酸残基，不易构 成氢键。妨碍螺旋结构的形成，而呈伸展状态，从而保持相当 柔曲性。
铰链区功能为：①当Ig与抗原结合时，该区可转动，以使Ig 分子两个可变区的抗原结合部位尽量与不同距离的2个抗原表位 (epitope)配合，起弹性和调节作用；②有利于Ig分子变构，暴露 lg的补体结合点。
➢IgD
特点
扁桃体、脾等处的浆细胞产生 为单体分子，分子量为 175KD 占血清 Ig 总量的 0.2% 左右 IgD 的铰链区较长，对蛋白酶敏感，因此，半衰期仅 2.8 天 存在形式 分泌性 — 血清中；膜结合性 — B细胞表面
功能
IgD 是 B 细胞膜表面的抗原受体。在 B 细胞分化成熟的过程 中，细胞表面除了表达 mIg M ，同时表达 mIgD ，是 B 细胞 成熟的一个标志。
➢超变区（ hypervariable region, HVR ）
V 区中，某些位置的氨基酸的组成和排列顺 序变化频率更高，这些区域称为超变区。
V H 和 V L 的三个超变区共同组成 Ig的抗原
结合部位，该部位抗 体形分成子一的 多个样与性抗原决定簇互
酸相 残应
50 40
补的表面，故超变CDR区3 又称为决定簇互补区
免疫球蛋白超家族分子的结构示意图
组成
1. T细胞、B细胞抗原识别受体和信号传导分子 2. MHC及相关分子 3. Ig受体 4. 某些细胞因子受体 5. 神经系统功能相关分子 6. 部分白细胞分化抗原（CD）
第二节 免疫球蛋白的基因结构
➢免疫球蛋白的基因在人染色体上的定位
H基因库（重链基因连锁群）第14号染色体 κ基因库（κ链基因连锁群）第2号染色体 λ基因库（λ链基因连锁群）第22号染色体
➢IgE
特点
呼吸道和胃肠道浆细胞产生 单体分子 血清中含量最低(占Ig0.002%) 半衰期最短 2.5天
Tail Piece
功能
IgE 是亲细胞抗体，其 C H 4功能区可与肥大细胞、 嗜碱性粒细胞表面的 Fc ε R 结合，能引起 Ⅰ 型变 态反应。
抗体结合价
单体（IgG, IgE) — 2价 二聚体(分泌型IgA) — 4价 五聚体(IgM) — 10价（5价）
➢Ig的立体结构—— 四级结构
一级结构：AA序列 二级结构：β片层和Loop环 三级结构：结构域 四级结构：四条肽链 二硫键和非共价键
{ 重链（heavy chain，H） 2条 轻链（light chain，L） 2条,可分为κ型和λ型
{ 可变区（variable region, V区） 恒定区（constant region, C区）
亚类
IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2
IgM: IgM1, IgM2
类
亚类
（2）型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型) 型 κ(kappa)型 λ(lambda)型 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)
Generation of antibody diversity
1 multiple genes
V1
V2
V4 V5
V6
V3 Vn
DNA
2 variable recombination
3 nucleotide addition
V J1 J2 Jn
V J2
V J1 J2 Jn nucleotides
V J2
Germ line DNA CCCCCC TGG CCCCCC TGG CCCCCC TGG
Recombined DNA C C C T G G
CCCCGG
CCCCCG
Protein
Pro Trp
Pro Arg
Pro Pro
Ig基因转录的调控
三、Ig基因的多样性
1、胚系中众多的V、D、J基因片段； 2、V-D-J和V-J重排时，基因片段进行随机组合 （DNA多样性的主要来源）； 3、VDJ连接过程中的核苷酸缺失和N区的核苷酸 插入； 4、L链H链之间随机配对组合； 5、体细胞突变。
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 参与超敏反应
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√源自文库
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免疫球蛋白超家族（Ig-superfamily，Ig-SF）
免疫球蛋白超家族包括分子结构中含有免疫球蛋白（Ig） 样结构域的所有分子，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。
1 、 V H 和 V L ——抗原结合的部位 2 、 C L 和 C H 1 ——同种异型遗传标志所在 3 、 （IgG） C H 2 和 （IgM ）C H 3 ——补体 结合位点 4 、 (IgG) C H 2和CH3——通过胎盘和粘膜 5、 （IgG）C H 3 及（ IgE ）C H 2 和 C H 3 — —Fc 受体结合位点
IgG 或IgA 与靶细胞结合后其Fc 段和携带FcγR的效 应细胞（NK cells 、Mф和PMN）或FcαR的效应细 胞（PMN）结合，释放穿孔素或颗粒酶导致靶细胞 溶解或凋亡。
多形核中性粒细胞简称中性粒细胞
(Polymorphonuclear Neutrophils，PMN)，
J Chain
亚类 同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键的数目和位置 不同，据此可以将Ig又可以分为亚类
型 根据轻链C区抗原性的不同，将Ig分为κ和λ两型
亚型 λ型有λ1-4四个亚型
（1）类和亚类（根据H链的抗原性不同） IgG —γ(gamma) IgA — α(alpha)
类 IgM — μ(mu)
IgD — δ(delta) IgE — ε(epsilon)
➢IgM
C4
特点
占血清Ig总量的5-10% 五聚体，分子量最大(900 kd)，又称巨球蛋白 半衰期 5天
存在形式:分泌性 — 血清中；膜结合性 — B细胞表面
效价高 新生儿最早合成的Ig——感染早期诊断 初次免疫应答产生的 Ig —血清中特异性IgM 水平增高提示有近期 感染
IgM
分 泌 型 IgM
IgA
分 泌 型 的 生 成 过 程
Origin of Secretory Component of sIgA
功能
SIgA 是黏膜局部抗感染的重要因素，也有中和毒素的作用。 婴儿可从母乳中获得 SIgA ，这是一种重要的自然被动免疫。 能通过 Fc 段同多种细胞表面的 Fc γ R结合，从而发挥ADCC 作用
功能
在机体的免疫防御中起重要作用，大多数的抗菌抗体、 抗毒素、抗病毒抗体属于此类 唯一能通过胎盘的 Ig 能从经典途径激活补体 能通过 Fc 段同多种细胞表面的 Fc γ R结合，从而发挥 调理作用、ADCC作用 再次免疫应答产生的抗体
ADCC（Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）抗体依赖细胞介导的细胞毒作用
五大类免疫球蛋白特性比较（1）
IgG
IgM
IgA/SIgA IgD
IgE
存在形式
单体
五聚体
单体/二聚 体
单体
单体
血清中总Ig百 分含量
70~75
5~10
15~20
＜1 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）
√
IgG IgM IgA IgD IgE
重链的可变区称为VH，轻链的可变区称为VL 重链的恒定区称为CH，轻链的恒定区称为CL
➢可变区和恒定区
免疫球蛋白轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较 大的区域称为可变区(variable region，V)，分别占重 链和轻链的1／4和1／2，此区域氨基酸排列顺序随 抗体特异性不同而变化； 靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，称为恒定区 (constant region，C区)，分别占重链和轻链的3／4 和1／2。
IgM
抗体结构
膜 型 IgM
sIgM
J链
Iga Igb
Iga Igb
功能
激活补体(能力最强) 脐带血或新生儿血清中IgM水平升高表明胎儿有宫内感染 B细胞膜IgM(mIgM) 体液免疫应答
➢ IgA
特点
Secretory Piece
J Chain
占血清Ig含量的10～15% 半衰期 5.8天 IgA 分两型，即血清型和分泌型 血清型 IgA 主要为单体形式存在血清中 分泌型 IgA 为二聚体形式存在唾液、泪液、初乳、 呼吸道和肠道分泌液中，称 SIgA
6、抗体的异质性
抗体中免疫球蛋白的不均一性
两方面： 三类：
1)同种型(isotype)
存在于同种抗体分子中的抗原表位称为同种型。 是同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标 志。为种属型标志，存在于Ig C区。包括Ig的类 和亚类、型和亚型。
同种型
类 在同一种属的所有个体内，Ig重链C区所含抗原表位不同， 据此可将Ig分为五类: IgA,IgD,IgE,IgM,IgG
基位 的置
30 20
（complementarity-ditermining region,CDR）,分
变上 异氨
10
0 别称CD为R1 CDCDR2R1、CDR2、CDR3
率基
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220