细胞与分子免疫学_2研究生免疫球蛋白

（6）绞链区（Hinge region）：T
Y
Immunoglobulin Structure
Disulfide bond
Carbohydrate
CL VL
CH1
Hinge Region
CH2
CH3
VH
6、Ig的水解片段 (木瓜蛋白酶)
• Fab（Fragment of antigenbinding）
3、Jλ1—Cλ1，Jλ2—Cλ2~~~Jλ7—Cλ7：
Cλ1~~~Cλ7代表各个亚型λ链的基因节段，其中含4个 功能基因节段和3个假基因。
二、胚系B细胞中Ig重链基因的结构
由四个基因所编码：V基因、D基因、J基因 编码可变区；C基因编码恒定区，即V--D--J--C。
（一）重链V区基因
1、VH：VH基因节段有95个，成簇状串联排列
C
（2）轻链可变区的基因重排：κ链基因优于λ链
基因重排。选择一个Vκ与一个Jκ节段连接Vκ—Jκ， 其产物就会发生等位基因排除，同时也会抑制λ链基 因重排，称为同型排除。当两条染Baidu Nhomakorabea体上的κ链基因 重排都失败时，才会启动λ链基因重排。两条染色体 上的VH基因都是无产物重排，或κ基因和λ基因都是 无产物重排，细胞凋亡（Apoptosis）。
原理：将鼠Ig Fab基因片段与丝状噬菌体FUSE5载体连接，产
物转化大肠杆菌，使Fab与噬菌体外壳蛋白基因III以融 合蛋白表达的形式表达在丝状噬菌体表面，构建成噬菌 体表面肽库（Phage peptide library display）；再用特 异性抗原对该肽库进行筛选，获得具有高度抗原亲和力 的 Fab，最后进行体外重建。
（VH1—VHn，n=95），其中含45个假基因。每个VH 前都有一个L序列（Leader），其作用是在合成重链时 将重链固定在粗面内质网膜上。Ln—VHn编码疏水前导 肽和CDR1及CDR2；
DH(1-23)
C
2、DH，JH：DH有23个节段，成簇状串联排列；JH
有9个节段，其中6个功能基因和3个伪基因。DH—JH编 码CDR3，JH编码可变区的骨架部分（Framework region）。
Immunoglobulin Structure
Disulfide bond
Carbohydrate
CL VL
CH1
Hinge Region
CH2
CH3
VH
5、Ig的结构域又称功能区(Domain)：
（1）VH、VL：超变区（HVR1、2 、 3）、互补性决定区（ CDR1、CDR2、CDR3），又称Ig独特型决定簇（Idiotype）;
DH(1-23)
C
2、控制膜结合或分泌型Ig的基因：每个CH基因
节段后分别排列着S和M两基因，S即分泌型，M即膜 结合型，如Cμ—Sμ—Mμ、C —S —M 。
DH(1-23)
C
三、B细胞分化过程中的基因重排
1、基因重排定义：在B细胞分化和发育过程中， 一部分基因节段互相接近、重新排列，形成功能 性的免疫球蛋白基因单位，此过程称基因重排 （Gene Rearrangement）。功能性的免疫球蛋 白基因单位进行转录，经转录后的加工，再表达 为免疫球蛋白。
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。
Immunoglobulin Structure
2、可变区的基因重排：
（1）重链可变区的基因重排：选择一个DH与一
个JH节段连接（DH—JH），再选择一个VH与DH— JH相连，一旦VH—DH—JH重排成功且得到功能性 表达，其产物就会抑制另一条染色体上等位基因重排， 此现象称为等位基因排除。其产物同时启动轻链可变 区的基因重排；
DH(1-23)
原理：将鼠Ig Fv中的VH和VL两肽链用不同的连接物
连接成一条多肽链，称为单链抗体（ScFv）； 将两个相同或不同特异性的ScFv连接在一个分 子上，就获得了双价ScFv。
方法：DNA重组技术；共价或非共价交连。
优点：亲和力保持良好，可针对2个不同的抗原表位。 缺点：容易解离或被组织酶解。
四、噬菌体肽库技术构建抗体片段
• Ag binding • Valence =2
• pFc’
• No effector functions
F(ab’)2 pFc’ Peptides
7、Ig的其他成分
（1）J链 ：（joining chain）由浆细胞合成，功能是将 单体Ig分子连接为多聚体。如2个IgA单体形 成二聚体；5个IgM单体是形成五聚体。
（一） 链基因结构
1、 Vκ：Vκ基因节段有90个，呈簇状串联排列
（Vκ1—Vκn，n=90），其中含30个假基因（指无功能 性表达或只表达无功能产物的缺陷基因，但它可通过突 变、置换及重排形成新的功能性基因，为可变区的多样 性提供后备基因）。Vκ编码V区110aa中的1~96aa；
2、L序列：每个Vκ前都有一个L序列（Leader），编
个S区（短的串联重复序列），S区与重链类型转换有关。
成熟的B细胞在抗原刺激下， B细胞在分泌IgM和/或 IgD的同时，V-D-J从与Cμ基因连接转换到与Cγ或Cα或 Cε的连接，完成了类型转换。
DH(1-23)
C
2、Ig的多样性：
（1） 组合性连接：重链的V-D-J连接（95个V基因、
23个D基因，9个J基因）；轻链的V-J-C（90个Vκ基 因、5个Jκ基因、一个Cκ基因；60个Vλ基因、7个Jλ 基因和Cλ基因）；
– Ag binding – Valence = 1 – Specificity determined by VH and VL
Papain
• Fc（Crystalizable fragment）
– Effector functions
Fab
Fc
6、Ig的水解片段 (胃蛋白酶)
Pepsin
• F(ab’)2
方法：DNA重组技术；ELISA。
优点：亲和力保持良好。
缺点：容易解离或被组织酶解。
Thanks!
DH(1-23)
C
（二）重链C区基因
1、CH：CH基因节段在染色体上的排列顺序与其编
码的Ig在体内成熟的顺序相似，分别是Cμ—C — Cγ3—Cγ1—Cα1—Cγ2—Cγ4—Cε—Cα2。除C 以外， 其他CH基因节段都有一个转换区（Switch region，S 区），其作用是控制Ig类型转换；
7、Ig的其他成分
（2）分泌片 ：（secretory piece, SP）由黏膜上皮细胞 合成和分泌，功能是保护分泌型IgA或 的 IgM铰链区免受蛋白酶的降解。
五类Ig的特点
Ig的生物学活性
1、特异性结合抗原 2、激活补体 3、与细胞Fc受体结合发挥生物效应
（1）免疫调理作用 （2）ADCC （3）介导I型超敏反应 （4）人IgG的Fc段与SPA结合
原刺激下分化为浆细胞，产生具有与相应抗原发生特 异性结合的免疫球蛋白，这类免疫球蛋白称为抗体。
3、 Ig与Ab的区别和联系： Ig是化学结构上的
概念； Ab是生物学功能上的概念；所有的Ab都属于 Ig；并非所有的Ig 都具有Ab 的活性。
第一节 免疫球蛋白的结构和功能 免疫球蛋白的基本结构
1、Ig的组成：由4条肽链通过链间S-S双硫键连接
Disulfide bond
Carbohydrate
CL VL
CH1
Hinge Region
CH2
CH3
VH
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。
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）。
免疫球蛋白 免疫球蛋白编码基因 基因工程抗体
南京医科大学 微生物学与免疫学系 卢 春
概述
1、免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig)：1968
和1972年WHO和国际免疫学会决定，将具有抗体活性 或化学结构与抗体相似的球蛋白称为免疫球蛋白。
2、抗体(antibody, Ab)： B淋巴细胞在有效的抗
二、CDR移植抗体（CDR Grafting Antibody）
又称重构抗体或改形抗体（Reshaped Antibody）
原理：仅保留鼠Ig可变区CDR部分，将Ig其它区域都
用人Ig取代。
方法：CDR序列的获得通常采用PCR技术。
优点：大大降低了鼠抗体的免疫原性。 缺点：亲和力不佳。
三、单链抗体（ScFv）和双价ScFv
（2）CH1、CL：是各类、亚类、型、亚型Ig遗传标记 所在部位; （3）IgG的CH2：补体C1q的结合位点； IgG 借助 CH2通过胎盘，发挥被动免疫作用； （4）CH3： IgG的CH3与中性粒、巨噬细胞表面表达的 FcR结合，完成免疫调理作用；与NK细胞 表面表达的FcRIII结合，完成ADCC作用； （5） IgE的CH4： IgE的CH4与肥大和嗜碱性粒细胞表 面表达的FcR结合，完成I型超敏反 应；
（3） 可变区的基因重排12~23规律和重组酶的 作用：可变区的基因重排受基因节段侧面的重组信号序列
（RSS）控制，遵循12~23规律且与DNA损伤修复系统有关。
（4）重链类型转换：每个CH（Cσ除外）前都含一
在B细胞分化过程中，V-D-J的重排及其与C的连接是不 依赖抗原刺激，重排的V-D-J与Cμ和Cσ连接，经转录加 工，此时在B细胞表面表达mIgM和/或mIgD。
码产物为前导肽，对轻链蛋白合成至关重要； 3、Jκ：位于Vκ 下游，也呈串联排列，含5个基因节 段，编码V区110aa中的97—110aa； 4、C κ：只含单个外显子，编码C区蛋白。
（二） 链基因结构
1、Vλ：Vλ基因节段有60个，呈簇状串联排列（V λ
1—Vλn，n=60），其中含30个假基因 ； 2、L序列：每个Vλ前都有一个L序列（Leader），编 码产物为前导肽，对轻链蛋白合成至关重要；
一、嵌合抗体（Chimeric Antibody）
原理：保留鼠Ig可变区部分，将其恒定区用人Ig取代。 方法：PCR克隆鼠可变区基因和人恒定区基因，将两
基因连接，并插入原核或真核表达载体中，并 导入大肠杆菌或转染真核细胞，就可表达出嵌 合抗体分子。
优点：亲和力保持良好。
缺点：含鼠Ig可变区的异源性，仍易诱导人免疫应答。
（2） 接合多样性：发生在D-J、V-D-J、V-J连接
时，1>密码子错位；2>框架（ORF）移位；3>N-序列 插入；
（3） 体细胞突变：体细胞突变也可以产生Ig的多
样性。
3、重排过程
第三节 基因工程抗体 （Genetic Engineering Antibody） 概述 单克隆抗体(McAb)在临床疾病诊断和治疗 中已发挥了很大的作用，但以下几点限制了抗体 的导向治疗： （1）鼠源性McAb在人体内易诱导免疫应答； （2）人的McAb制备甚为困难。
4、选择性传递
Ab的生物学活性
第二节 免疫球蛋白编码基因和抗体的多样性 概述 人类B淋巴细胞存在三个编码Ig的基因库， 即重链H基因库及轻链、 基因库，它们分别 位于第14、2及22号染色体上。
一、胚系B细胞中Ig轻链基因的结构
由3个基因所编码：V基因、J基因编码可变 区；C基因编码恒定区，即V----J----C。