抗体及基因重排
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重链和轻链的恒 定区分别称为CH 和CL。 Ig的C区与抗体 的生物学功能相 关。
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二、铰链区
• 铰链区 • 在CH1和CH2之间
，即重链的链间二 硫键连接处附近， 有一个可转动的铰 链区（hinge region）。
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• 含较多的脯氨酸残 基，富于柔性，可 赋予较大的自由活 动度。该区由于是 一段较伸展的肽链 ，对蛋白酶敏感， 易被木瓜蛋白酶、 胃蛋白酶水解。
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三、水解片段
• 在一定条件下，可 通过蛋白酶将Ig消 化成不同的片段， 从而研究Ig的结构 和功能，最常用的 蛋白酶是木瓜蛋白 酶和胃蛋白酶。
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Figure 3-3
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• 木瓜蛋白酶（papain）的水解部位位于Ig 铰链区重链间二硫键近N端处，水解后可得 到2个相同的抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）和1个可结晶的片 段（fragment crystallizable，Fc）。
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四、IgE
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• IgE是血清中含量最少的Ig，仅0.3μg/ml 左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层 的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组 织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒 细胞表面的I型IgE Fc受体（FcεRI）结合 ，与I型超敏反应的发生有关。
• IgE在抗寄生虫感染免疫中有重要功能，在 单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有II型 IgE Fc受体（FcεRII，CD23），可介导依 赖于IgE的抗寄生虫细胞毒效应。
• 白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精 制的制剂，由于去除了重链的Fc段可减少 超敏反应的发生。
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Figure 3-3 part 2 of 2
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四、 Ig的其他结构
• 1、J链 • 连接链（joining chain，J链）是由浆细
胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可 将单体Ig连接为多聚体并使之稳定。如连 接分泌型IgA（secretory IgA，SIgA）成 双体，连接IgM成为五聚体。
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• SIgA广泛存在于唾液、泪液和与外界相通 的呼吸道、消化道和泌尿生殖道的外分泌 液中，以初乳中含量最高，新生儿可从初 乳中获得SIgA。
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• SIgA具有局部抗感染作用，阻止病原体粘 附到细胞表面，或通过中和毒素的毒性作 用而在粘膜局部发挥重要的抗感染作用， 是防御粘膜表面微生物入侵的第一道防线 。老年性支气管炎以及幼儿易患呼吸道或 消化道感染，均可能与SIgA合成降低有关 。
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五、IgD
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• IgD在循环中的量很低（在成人血 清中为0.3mg/ml）；
• 易被蛋白酶水解，在血清中半衰期 很短，约为3天。
• 目前对IgD的生物学功能尚不明确 ，可能与超敏反应或自身免疫病有 关系。
•
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11.3 抗体分子的 Fc受体
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11.4 Ig分子超家族
• 由于超变区的氨基酸组成和排列随所结合 的抗原特异性不同而不同，故其氨基酸的 种类和排列顺序千变万化，可形成很多能 与不同特异性抗原表位结合的抗体。
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• 2.CL和CH1： 某些同种异 型的遗传标 记存在于该 区。
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ห้องสมุดไป่ตู้
• 3.IgG的CH2和 IgM的CH3：有 补体C1q的结合 位点(CR1)，与 补体经典途径 的激活有关。
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11.1 Ab（Ig）的基本结构及多样性
• Ig分子的基本结 构是由两条相同 的重链和两条相 同的轻链通过二 硫键连接而成的 四肽链结构,称 为Ig的单体。
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• 一、重链和轻链 • 1.重链（heavy chain ，H链） Ig 的重链由450~550 个氨基酸残基组成， 分子量约为50~75kD。
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轻链 轻链免疫原性的不同，分为κ、λ两型。
同一个体内可存在分别带有为κ和λ链 的Ig分子，同一天然Ig分子中不可能同 时有κ和λ链，两条轻链的型别必然相
同。
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二、可变区和恒定区
• 1.可变区 Ig近 氨基端轻链的1/2 和重链的1/4
（γ、α、δ）或 1/5（μ、ε）.
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• 可变区
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2.分泌片
• 分泌片（secretory piece，SP）又称分泌 成分（secretory componnent，SC），是 由粘膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共 价形式与IgA二聚体结合，使其成为分泌型 IgA（SIgA）。其功能是保护SIgA免受外分 泌液中蛋白水解酶的水解作用，并能介导 SIgA转运，是其分泌至粘膜表面，发挥粘 膜免疫作用。
• 类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗 体均为IgM类。
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三、IgA
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• IgA有血清型和分泌型两型。血清型IgA主 要为单体，有IgA1和IgA2两个亚型，凝聚 的IgA可通过旁路途径激活补体，有一定的 免疫作用。
• 分泌型IgA（secretory IgA，SIgA）由J链 连接的二聚体和分泌片组成。IgA在出生后 4～6个月才开始产生，粘膜固有层的浆细 胞合成和分泌二聚体IgA，在与粘膜上皮细 胞合成的分泌片结合后，穿过粘膜上皮细 胞，转运至局部腔道。
• IgG主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，是 血清中含量最多（约占血清Ig总量的75%） 、半衰期最长（约23天）的Ig；
• 机体在出生后3个月就开始产生IgG，3～5 岁达到成人水平。
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• IgG抗病毒和细菌感染，中和毒素的重要抗 体，多数抗菌、抗病毒和抗毒素的抗体均 为IgG类。
• IgG的Fc段可与多种细胞表面的FcγR结合 ，发挥调理作用及ADCC效应。IgG的某些亚 类有亲细胞性，与I型超敏反应发生有关； 还可与葡萄球菌A蛋白（staphlococcus protein A，SPA）结合。某些自身抗体， 也多属IgG类。
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五、膜型Ig
Ig重链C区基因3′端2个外显子（M1、M2），
带M1/M2指导膜mIgM，剪除M1/M2 指导Igμ。
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• 幼稚B细胞的分化过程中，首先表达 SmIgM，尔后表达SmIgD；SmIgD是B细 胞的重要表面标志.
• B细胞若仅表达SmIgM，在接受抗原刺 激后易形成耐受性，若同时表达SmIgM 和SmIgD，则受抗原刺激后可被激活。 故SmIgD可作为B细胞分化发育成熟的 标志，活化的B细胞或记忆B细胞的 SmIgD逐渐消失。
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五、高变区（抗体分子立体结构）
• 重链和轻链V区（ VH和VL）中各有3 个区域的氨基酸组 成和排列顺序变化 最为明显，称为高 变区或超变区（ hypervariable region，HVR）。
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★六、功能区的功能
• 1.VH、VL：是Ig分子特异性识别和结合抗 原的部位。
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IgG是五类Ig中 唯一可主动穿 过胎盘的Ig， 对防止新生儿 感染有重要作 用。
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二、IgM
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• IgM为五聚体，在五类Ig中分子量最大 ，又称为巨球蛋白，
• 含量约血清Ig总量的10%。 • 胚胎晚期开始合成或是在抗原刺激诱
导的体液免疫应答中最早产生的Ig。
IgSF类似IgV或C去折叠机构， 氨基酸与Ig一定同源性的分子。
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11.5 Ig基因及其重排
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一、基因结构
• Ig基因群：V,D,J,C • IGH: IGHV, IGHD, IGHJ, IGHC • IGK/IGL:IGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,IGKC/IGLC
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• Fab段具有抗体活性的部分，可单价与抗原 结合；
• Fc段不能与抗原结合，保留了Ig重链的免 疫原性及其相应功能区的生物学活性。
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Figure 3-3 part 1 of 2
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胃蛋白酶水解片段
• 用胃蛋白酶（pepsin）可使Ig在重链间二 硫键近C端处断开，获得1个仍由二硫键连 接的F（ab′）2片段和若干小分子多肽碎片 pFc′。F（ab′）2是由两个Fab及铰链区组 成，可同时结合两个抗原表位。pFc′无生 物活性。
• 基因 • IGH • IGK • IGL
人Ig基因片段
V总/功能 95/51 90/50 60/31
D总/功能 J总/功能
23/23
9/6
0
5/5
0
4/4
C总/功能 11/9 1/1 7/7
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二、基因重排
VDJ两端为重排信号序列（7核苷酸序列） 12—23原则：带12-bp-RSS只与23bp-RSS结合
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基因片段两端RSS互相靠拢， 它们间DNA环被剪除，D，J连接
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三、多样性产生机制
• 表11-4
• 基因 IGH IGK IGL
•
V功能 51 50 31
D功能 23 0 0
J功能 6 5 4
C功能 V×D×J 9＝9180 1＝250 7＝124
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四、类别转换
在T细胞（CD40L）和IL4诱导下，B细胞IGH二次重排
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重链 根据重链免疫原性的不同，可将重链分为 μ、γ、α、δ和ε五类（class）， 与轻链结合为IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。
某些又可亚类。γ分为四个亚类（γ1-4） ，α分为2个亚类（α1-21-2）。
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2．轻链 （light chain， L链） Ig的轻 链约含214个氨 基酸，约为重 链的1/2，分子 量约25kD。
抗体及基因重排
（Antibody,Ab）
遵义医学院 孙万邦
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抗体（antibody，Ab）是B淋巴细 胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细 胞，由浆细胞合成、分泌能与相应 抗原特异性结合的免疫球蛋白 （immunoglobulin，Ig）。 抗体主要存在于血清中，也存在于 各种体液中。
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• IgG的CH2可通 过胎盘。
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补体结合点
4.CH3或CH4：可与多种细胞表面的 相应的Fc受体结合，产生不同的免 疫效应。
溶细胞、细菌，调理作用，ADCC作用， 中和毒素，致超敏反应
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11.2 五类Ig的特性和功能 一、IgG
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• IgG的功能和结构在五类Ig中研究得最为充 分。人类Ig共有4个亚类，即IgG1、IgG2、 IgG3和IgG4。
• 氨基酸排列顺序 在不同抗体分子 间变化较大称为 可变区（ variable region，V区） 。
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2.恒定区
• Ig分子近C端，轻链 的1/2和重链的3/4 （或4/5）区域中氨 基酸的数量、种类 、排列顺序及含糖 量均较为恒定，称 为恒定区（ constant region， C区）。
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重点、难点
• 1、重点：Ab，Ig的概念，Ig的基本结
•
构，水解片段，五类Ig特性。
• 2、熟悉： Ig功能区及功能。
• 3、了解：基因重排。
• 4、难点：基因重排。
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• IgM也是初次免疫应答中的主要Ig，由 于其不能通过胎盘，因此脐血中IgM异 常增高提示胎儿有宫内感染；
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• 病人血清特异性IgM水平增高，表明有近期 感染，因此检测该指标有助感染性疾病的 早期诊断。
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• 由于IgM具有较多的补体结合位点，因 此具有较IgG更强大的激活补体经典途 径的能力，是抗感染、特别是抗早期 感染的主要抗体，当人体缺乏IgM可能 发生致死性败血症。
重链和轻链的恒 定区分别称为CH 和CL。 Ig的C区与抗体 的生物学功能相 关。
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二、铰链区
• 铰链区 • 在CH1和CH2之间
，即重链的链间二 硫键连接处附近， 有一个可转动的铰 链区（hinge region）。
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• 含较多的脯氨酸残 基，富于柔性，可 赋予较大的自由活 动度。该区由于是 一段较伸展的肽链 ，对蛋白酶敏感， 易被木瓜蛋白酶、 胃蛋白酶水解。
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三、水解片段
• 在一定条件下，可 通过蛋白酶将Ig消 化成不同的片段， 从而研究Ig的结构 和功能，最常用的 蛋白酶是木瓜蛋白 酶和胃蛋白酶。
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• 木瓜蛋白酶（papain）的水解部位位于Ig 铰链区重链间二硫键近N端处，水解后可得 到2个相同的抗原结合片段（fragment of antigen binding，Fab）和1个可结晶的片 段（fragment crystallizable，Fc）。
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四、IgE
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• IgE是血清中含量最少的Ig，仅0.3μg/ml 左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层 的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组 织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒 细胞表面的I型IgE Fc受体（FcεRI）结合 ，与I型超敏反应的发生有关。
• IgE在抗寄生虫感染免疫中有重要功能，在 单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有II型 IgE Fc受体（FcεRII，CD23），可介导依 赖于IgE的抗寄生虫细胞毒效应。
• 白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精 制的制剂，由于去除了重链的Fc段可减少 超敏反应的发生。
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四、 Ig的其他结构
• 1、J链 • 连接链（joining chain，J链）是由浆细
胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可 将单体Ig连接为多聚体并使之稳定。如连 接分泌型IgA（secretory IgA，SIgA）成 双体，连接IgM成为五聚体。
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• SIgA广泛存在于唾液、泪液和与外界相通 的呼吸道、消化道和泌尿生殖道的外分泌 液中，以初乳中含量最高，新生儿可从初 乳中获得SIgA。
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• SIgA具有局部抗感染作用，阻止病原体粘 附到细胞表面，或通过中和毒素的毒性作 用而在粘膜局部发挥重要的抗感染作用， 是防御粘膜表面微生物入侵的第一道防线 。老年性支气管炎以及幼儿易患呼吸道或 消化道感染，均可能与SIgA合成降低有关 。
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五、IgD
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• IgD在循环中的量很低（在成人血 清中为0.3mg/ml）；
• 易被蛋白酶水解，在血清中半衰期 很短，约为3天。
• 目前对IgD的生物学功能尚不明确 ，可能与超敏反应或自身免疫病有 关系。
•
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11.3 抗体分子的 Fc受体
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11.4 Ig分子超家族
• 由于超变区的氨基酸组成和排列随所结合 的抗原特异性不同而不同，故其氨基酸的 种类和排列顺序千变万化，可形成很多能 与不同特异性抗原表位结合的抗体。
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• 2.CL和CH1： 某些同种异 型的遗传标 记存在于该 区。
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• 3.IgG的CH2和 IgM的CH3：有 补体C1q的结合 位点(CR1)，与 补体经典途径 的激活有关。
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11.1 Ab（Ig）的基本结构及多样性
• Ig分子的基本结 构是由两条相同 的重链和两条相 同的轻链通过二 硫键连接而成的 四肽链结构,称 为Ig的单体。
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• 一、重链和轻链 • 1.重链（heavy chain ，H链） Ig 的重链由450~550 个氨基酸残基组成， 分子量约为50~75kD。
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轻链 轻链免疫原性的不同，分为κ、λ两型。
同一个体内可存在分别带有为κ和λ链 的Ig分子，同一天然Ig分子中不可能同 时有κ和λ链，两条轻链的型别必然相
同。
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二、可变区和恒定区
• 1.可变区 Ig近 氨基端轻链的1/2 和重链的1/4
（γ、α、δ）或 1/5（μ、ε）.
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• 可变区
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2.分泌片
• 分泌片（secretory piece，SP）又称分泌 成分（secretory componnent，SC），是 由粘膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共 价形式与IgA二聚体结合，使其成为分泌型 IgA（SIgA）。其功能是保护SIgA免受外分 泌液中蛋白水解酶的水解作用，并能介导 SIgA转运，是其分泌至粘膜表面，发挥粘 膜免疫作用。
• 类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗 体均为IgM类。
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三、IgA
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• IgA有血清型和分泌型两型。血清型IgA主 要为单体，有IgA1和IgA2两个亚型，凝聚 的IgA可通过旁路途径激活补体，有一定的 免疫作用。
• 分泌型IgA（secretory IgA，SIgA）由J链 连接的二聚体和分泌片组成。IgA在出生后 4～6个月才开始产生，粘膜固有层的浆细 胞合成和分泌二聚体IgA，在与粘膜上皮细 胞合成的分泌片结合后，穿过粘膜上皮细 胞，转运至局部腔道。
• IgG主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，是 血清中含量最多（约占血清Ig总量的75%） 、半衰期最长（约23天）的Ig；
• 机体在出生后3个月就开始产生IgG，3～5 岁达到成人水平。
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• IgG抗病毒和细菌感染，中和毒素的重要抗 体，多数抗菌、抗病毒和抗毒素的抗体均 为IgG类。
• IgG的Fc段可与多种细胞表面的FcγR结合 ，发挥调理作用及ADCC效应。IgG的某些亚 类有亲细胞性，与I型超敏反应发生有关； 还可与葡萄球菌A蛋白（staphlococcus protein A，SPA）结合。某些自身抗体， 也多属IgG类。
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五、膜型Ig
Ig重链C区基因3′端2个外显子（M1、M2），
带M1/M2指导膜mIgM，剪除M1/M2 指导Igμ。
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• 幼稚B细胞的分化过程中，首先表达 SmIgM，尔后表达SmIgD；SmIgD是B细 胞的重要表面标志.
• B细胞若仅表达SmIgM，在接受抗原刺 激后易形成耐受性，若同时表达SmIgM 和SmIgD，则受抗原刺激后可被激活。 故SmIgD可作为B细胞分化发育成熟的 标志，活化的B细胞或记忆B细胞的 SmIgD逐渐消失。
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五、高变区（抗体分子立体结构）
• 重链和轻链V区（ VH和VL）中各有3 个区域的氨基酸组 成和排列顺序变化 最为明显，称为高 变区或超变区（ hypervariable region，HVR）。
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★六、功能区的功能
• 1.VH、VL：是Ig分子特异性识别和结合抗 原的部位。
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IgG是五类Ig中 唯一可主动穿 过胎盘的Ig， 对防止新生儿 感染有重要作 用。
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• IgM为五聚体，在五类Ig中分子量最大 ，又称为巨球蛋白，
• 含量约血清Ig总量的10%。 • 胚胎晚期开始合成或是在抗原刺激诱
导的体液免疫应答中最早产生的Ig。
IgSF类似IgV或C去折叠机构， 氨基酸与Ig一定同源性的分子。
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11.5 Ig基因及其重排
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一、基因结构
• Ig基因群：V,D,J,C • IGH: IGHV, IGHD, IGHJ, IGHC • IGK/IGL:IGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,IGKC/IGLC
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• Fab段具有抗体活性的部分，可单价与抗原 结合；
• Fc段不能与抗原结合，保留了Ig重链的免 疫原性及其相应功能区的生物学活性。
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胃蛋白酶水解片段
• 用胃蛋白酶（pepsin）可使Ig在重链间二 硫键近C端处断开，获得1个仍由二硫键连 接的F（ab′）2片段和若干小分子多肽碎片 pFc′。F（ab′）2是由两个Fab及铰链区组 成，可同时结合两个抗原表位。pFc′无生 物活性。
• 基因 • IGH • IGK • IGL
人Ig基因片段
V总/功能 95/51 90/50 60/31
D总/功能 J总/功能
23/23
9/6
0
5/5
0
4/4
C总/功能 11/9 1/1 7/7
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二、基因重排
VDJ两端为重排信号序列（7核苷酸序列） 12—23原则：带12-bp-RSS只与23bp-RSS结合
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基因片段两端RSS互相靠拢， 它们间DNA环被剪除，D，J连接
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三、多样性产生机制
• 表11-4
• 基因 IGH IGK IGL
•
V功能 51 50 31
D功能 23 0 0
J功能 6 5 4
C功能 V×D×J 9＝9180 1＝250 7＝124
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在T细胞（CD40L）和IL4诱导下，B细胞IGH二次重排
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某些又可亚类。γ分为四个亚类（γ1-4） ，α分为2个亚类（α1-21-2）。
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2．轻链 （light chain， L链） Ig的轻 链约含214个氨 基酸，约为重 链的1/2，分子 量约25kD。
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抗体（antibody，Ab）是B淋巴细 胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细 胞，由浆细胞合成、分泌能与相应 抗原特异性结合的免疫球蛋白 （immunoglobulin，Ig）。 抗体主要存在于血清中，也存在于 各种体液中。
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• IgG的CH2可通 过胎盘。
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补体结合点
4.CH3或CH4：可与多种细胞表面的 相应的Fc受体结合，产生不同的免 疫效应。
溶细胞、细菌，调理作用，ADCC作用， 中和毒素，致超敏反应
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11.2 五类Ig的特性和功能 一、IgG
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• IgG的功能和结构在五类Ig中研究得最为充 分。人类Ig共有4个亚类，即IgG1、IgG2、 IgG3和IgG4。
• 氨基酸排列顺序 在不同抗体分子 间变化较大称为 可变区（ variable region，V区） 。
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2.恒定区
• Ig分子近C端，轻链 的1/2和重链的3/4 （或4/5）区域中氨 基酸的数量、种类 、排列顺序及含糖 量均较为恒定，称 为恒定区（ constant region， C区）。
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重点、难点
• 1、重点：Ab，Ig的概念，Ig的基本结
•
构，水解片段，五类Ig特性。
• 2、熟悉： Ig功能区及功能。
• 3、了解：基因重排。
• 4、难点：基因重排。
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• IgM也是初次免疫应答中的主要Ig，由 于其不能通过胎盘，因此脐血中IgM异 常增高提示胎儿有宫内感染；
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• 由于IgM具有较多的补体结合位点，因 此具有较IgG更强大的激活补体经典途 径的能力，是抗感染、特别是抗早期 感染的主要抗体，当人体缺乏IgM可能 发生致死性败血症。