免疫球蛋白

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第六节 免疫球蛋白超家族
三、免疫球蛋白超家族的生物学功能 • 1.识别并提呈抗原,引发特异性免疫应答; • 2.接受细胞因子刺激,发挥调节作用; • 3.与其他细胞膜表面分子结合,介导细胞粘 附; • 4.参与免疫球蛋白的转运与分泌
附:抗体的人工制备
• 多克隆抗体 • 单克隆抗体 • 基因工程抗体
第二节 抗体的异质性
1.不同抗原表位刺激所 产生不同的抗体分子, 其识别抗原的特异性不 同(V区不同) 2.同一抗原表位诱生的 不同类型的抗体,其识 别抗原的特异性相同 (C区不同) 3.免疫球蛋白有不同种 类 免疫球蛋白同时可作为 抗原,其具有不同的抗 原特异性
一、免疫球蛋白的分类
(一)类:Ig重连链C区所含抗原表位不同,可以将其分为γ 链 δ 链α 链ε 链μ 链 对应IgG,IgD,IgA,IgE,IgM。 (二)亚类:同一类免疫球蛋白根据其重链及二硫恒定区键 数目与位置不同,又可分为不同亚类。如IgG1-4,IgA1-2, IgM1-2,IgD与IgE还未发现。 (三)型:同一种属个体内根据Ig轻链C区所含抗原表位不同 分为λ , κ 型。 (四)亚型:同一型免疫球蛋白中,根据轻链C区N端氨基酸 排列差异,分为亚型。 κ 型有亚型
IgE
IgE又称亲细胞抗体
含量最少
介导I型超敏反应
无铰链区
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五大类免疫球蛋白特性比较
IgG IgM IgA √ √ √ IgD IgE
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 与 SPA结合 参与超敏反应
√ √ √ √
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链间二硫键 CH2 CH2 恒定区 3/4
CH3
CH3
C端
可变区结构
高变区(hypervariable region,HVR) 骨架区(framework region,FR)
变 异 指 数
可变区氨基酸残基位置
可变区结构
高变区(hypervariable region,HVR)
骨架区(framework region,FR)
抗原
抗原
单克隆B细胞应答
多克隆B细胞应答
基因工程抗体
•又称重组抗体
借助DNA重组技术和蛋白质工程技术,按人们
的意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛, 重新组装成为新型抗体分子
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• 一、Ig的基因定位和基因库
Human antibody genes
2.Ig轻链基因结构与VJ重排
(1)Ig κ型轻链基因:V、J、C κ V基因: CDR1、CDR2 V-J基因:CDR3 C基因: C区 (2)Igλ型轻链基因:V、J、C λ V基因:CDR1、CDR2 V-J: CDR3 C基因:C区
免疫球蛋白的双重身份
二、免疫球蛋白的免疫原性
• (一)同种型:指同一物种内所有个体共有的Ig的抗原特 异性结构。同种型抗原决定簇存在于Ig的CH、CL区。 • (二)同种异型:指同一物种内不同个体间的Ig在抗原性 上的差异。同种异型抗原决定簇存在于Ig的CH1、CL区的 特定部位。 • (三)独特型:同一个体内不同B细胞克隆产生的Ig V区 的抗原特异性各不相同,其超变区各自具备的独特抗原决 定簇结构,称为抗体的独特型。 独特型决定簇存在于Ig的超变区。
多克隆抗体(polyclonal antibody)
用含多种抗原决定簇的抗原物质免疫动物,刺 激多个B细胞克隆所获得的免疫血清(含多种抗体
的混合物),此为多克隆抗体
来源广泛,制备容易;特异性不高
多克隆抗体制备
刺激小鼠
抗原
带有多个表位
针对不同表位 的B细胞
克隆增殖
多种抗体的混合物
(多克隆抗体)
单克隆抗体(monoclonal antibody,mAb)
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(Ig D,无 活性)。
抗体一定是免疫球蛋白;免疫球蛋白不一定都是抗体。
第一节 免疫球蛋白的结构
(一)四肽链结构
1.轻链L 214个氨基酸残基 25kDa 根据氨基酸组成和排列的不同可分两型 κ 型和λ 型(2:1,根据恒定区个别AA的差异分λ 1-4亚型) 2.重链H 450-550个氨基酸残基 50-75kDa 根据氨基酸组成和排列的不同可分五种肽链 重链: γ链
• (一)接合链(joining chain,J链) 参与IgA、IgM多聚体的连接 • (二) 分泌片(secretory piece, 粘膜上皮细胞分泌 保护 sIgA不被蛋白酶降解 介导IgA的转运 SP)
黏膜下层 浆 细 胞
sIgA的合成
二聚体 IgA 分泌型 IgA
四、Ig的水解片段:
功能区
结合抗原
遗传标记
结合补体 结合细胞
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(四)铰链区
绞链区(hinge region): 位于CH1与CH2之间,含 有丰富的脯氨酸,因此 易伸展弯曲,而且易被 木瓜蛋白酶、胃蛋白酶 等水解。 绞链区能改变两个Y形臂 之间的距离,有利于两 臂同时结两个不同的抗 原表位。IgD、IgG、IgA 有绞链区,IgM和IgE则 无。
IgG
血清中含量最高, 再次应答的主要抗 体 与SPA结合 抗感染的主要抗体
通过胎盘
IgM
IgM
五聚体
最早出现的 Ig
近期感染的指标 m IgM是BCR 无铰链区 激活补体能力最强
IgM
IgA
IgA 分泌性和血清型 初乳中含sIgA
黏膜免疫
sIgA为二聚体
SIgA免疫学效应
• • • • • • 1.阻抑粘附 2.溶解细菌 3.介导ADCC作用 4.中和病毒 5.中和毒素 6.免疫排除作用
IgD
IgD是B细胞的重要表面
标志 B细胞的分化过程中首 先出现SmIgM,后来 出现SmIgD,他的出 现标志着B细胞成熟。
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第二章 免疫球蛋白
3.免疫球蛋白的生物合成
4.免疫球蛋白基因 的遗传控制 5.免疫球蛋白的 生物活性和特性 6.免疫球蛋白的 基因超家族
2.抗体的异质性 1.免疫球蛋白的结构
第二章 免疫球蛋白
基本概念
抗体(antibody,Ab)
B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种具有免 疫功能的蛋白质。
第三节 免疫球蛋白的生物合成
• 一、Ig的生物合成与组装 • (一)Ig的生物合成 • Ig主要由脾、淋巴结和其他淋巴组织内的浆 细胞所生成。 • 合成场所是核糖体 • (二)Ig的装配 • Ig粗面内质网→光面内质网→高尔基体→细 胞外
二、免疫球蛋白的代谢
第四节 免疫球蛋白基因的遗传控制
骨架区(FR) FR1 FR2 骨架 FR3 FR4
结负 合责 ,抗 效原 应识 别
骨架区
高变区
可变区
恒定区
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高变区形状特异性
(三)功能区
功能区(domain):
Ig两条重链与轻链可折叠 成数个球形结构域。功能 不同,每个结构域约110AA 组成,具有相似性或同源 性,由几股多肽链折叠形 成的2个反向平行的β 片层 结构,2个片层结构中心的 2个半胱氨酸残基由一个链 内2硫键垂直连接,可稳定 结构域,形成一个β 桶状 结构,这种折叠方式称为 免疫球蛋白折叠。
↓ ↓ ↓
δ链

α链

ε链

μ链
Ig分类:IgG
IgD
IgA
IgE
IgM
(二)恒定区和可变区
可变区(variable region,V区) 恒定区(constant region,C区) N端 VH
1/2
可变区 1/4
CH1
VH
VL
CH1 CL CL
VL
富含脯 氨酸铰 链区 易伸展弯曲,有利于 捕获抗原。
四、Ig的等位基因排斥现象
• 对于一个特定的B细胞,其两个同源染色体 上编码重链或轻链的两个等位基因,仅其 中之一得到表达,此称等位基因排除现象 (allelic exclusion)
五、抗体多样性及其机制
• • • • 1.编码Ig基因的多样性 2.体细胞突变 3.V、D、J基因连接的多样性 4. L链H链之间随机配对组合
抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用:
(antibody- dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC)
NK细胞、巨噬细胞Fc受体 杀伤 抗体结合的靶细胞
介导 I 型超敏反应: 肥大细胞和嗜碱粒细胞 穿过黏膜和胎盘 高亲和力的 IgE Fc受体
调 理 作 用
二、五类免疫球蛋白的特性和作用
铰链区
Flexibility of immunoglobulins
二、免疫球蛋白的立体结构
• Ig的多肽链属于 β-折叠结构(βsheef) • 几个β-折叠反相 平行,两个平面 靠二硫键相连, 形成特定空间结 构称Ig折叠。使 得Ig具有稳定的 空间构想。
免疫球蛋白的结构域
三、免疫球蛋白的其他成分
功能区
轻链:VL,CL 重链:VH,CH1,CH2,CH3(IgG、IgA 和IgD) 多一个CH4(IgM和IgE)
: 功能区的主要功能
VH和VL --- 抗原结合部位; CH1~3和CL --- Ig遗传标志所在;
CH2(IgG)、CH3(IgM) --- C1q结合部位;
CH2~CH3(IgG) --- 结合并通过胎盘; CH3(IgG) --- Fcγ R结合部位; CH4(IgE) --- Fcε R结合部位。
第五节 免疫球蛋白的生物学 活性和特性 • 一、免疫球蛋白的生物学功能 • (一)与抗原特异性结合
抗体的中和作用
(二)
激活补体
IgG1, IgG2,IgG3,IgM 补体激活经典途径
聚合IgA, IgG4
补体激活替代途径
(三)与细胞表面Fc受体结合
调理作用: 中性粒细胞、巨噬细胞 Fc受体 吞噬 IgG结合的抗原
重链(H)基因库
轻链基因库
• • • • •
1.先导序列基因 2.高变区(VH)基因片段 3.多样性基因(DH)片段 4.连接(JH)基因 5.恒定区(CH)基因片段
二、Ig基因片段的重组
1.κ 链: Vκ (约100个)、 Jκ (5个)、 Cκ (1个) 2.λ 链: Vλ (约30个)、 Jλ -Cλ (4个) 3. H链: V基因(约95个) • D基因(27个) • J基因(6个) • C基因(9个)
• 由一个克隆细胞产生、只作用于某一抗原决定基的均一抗 体。结构高度均一,其抗原结合部位和同种型均相同,纯 度高、特异性强、效价高、无交叉反应 • 借助小鼠B细胞杂交瘤(hybridoma)技术,所制备的高 度均一(属同一类、亚类、型别)、单一特异性(仅针对 特定抗定抗原表位)的抗体 • 纯度高、特异性强、可大量生产
结合抗原,表现为双价
F(ab’)2
功能: F(ab’)2 : 与 抗 原特异结合,呈双 价结合的。 pFc’:无任何生 物活性的小分子多 肽碎片。
胃蛋白酶
IgG
多肽碎片pFc’
五、免疫球蛋白的表达形式及多聚体
• (一)Ig表达Hale Waihona Puke Baidu式 可溶性免疫球蛋白 膜表面免疫球蛋白(SmIg) (二)Ig多聚体 IgG、IgD、IgE及大多数血清型IgA为 单体 分泌型IgA为二聚体,IgM为五聚体
1.木瓜蛋白酶(papain)
酶解部位:重链间二硫键近氨基端 形成片段:两个相同的单价抗原结 合片段( Fab ) ; 一个可结晶片 段(Fc) 功能: Fab :与抗原特异结合,单价结合 ,肉眼不可见(凝集、沉淀反 应) Fc:保留重链的抗原性及相应功能 区的生物活性
2. 胃 蛋 白 酶 (pepsin) 酶解部位:重链间 二硫键近羧基端 形成片段:双价的 抗原结合片段: F(ab’)2、 pFc’
三、Ig的类别转换
• Ig类型转换(class switch)又称同种型转 换(isotype switch):是指B细胞在受抗原 刺激后,首先合成IgM, 然后转为合成IgG等 其它类别。 • 机制:B细胞 →活化 → 基因重排形成VD-J–Cμ→ 合成IgM → CD40/CD40L信号及 细胞因子作用 → Cμ基因被替换 → 合成具 有相同抗原特异性的不同的Ig类和亚类。
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