［免疫学课件］免疫球蛋白

内内 容容 与与 要要 求求 1掌握抗体与免疫球蛋白的概念、免 疫球蛋白的基本结构、功能区及其 功能、免疫球蛋白的功能；五类免 疫球蛋白的特性与功能 2熟悉免疫球蛋白的水解片断；多克 隆抗体、单克隆抗体的概念 3了解免疫球蛋白的异质性 抗体（抗体（ Antibody, Antibody, AbAb） 是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细 胞所产生的糖蛋白，能与相应抗原特异 性结合，显示免疫功能。 是介导体液免疫的重要效应分子，主要 存在于血清等体液中。 分泌型抗体与免疫球蛋白 ( Immunoglobulin and Antibody ） 阴极 阳极 免疫球蛋白 （ Immunoglobulin, Ig): 1.定义: 是具有Ab活性或化学结构与抗体相似的球蛋白的统称。 2.分型： 分泌型(sIg)：血液、组织液;具有Ab的各种功能 膜 型(mIg)：构成B细胞膜上的BCR；和Ag特异性结合 Ab Ig 免疫球蛋白 第一节第一节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构 Structure immunoglobulin Structure immunoglobulin MoleculesMolecules 一、免疫球蛋白的基本结构 由两条相同的由两条相同的轻链轻链（Light Light ChainChain）和两条相同的和两条相同的重链重链（ Heavy chainHeavy chain）通过链间二硫通过链间二硫 键连结形成。键连结形成。 NH2NH2（N N端）端） COOH COOH （C C端）端） L H Carbohydrate 轻链和重链轻链和重链 轻链（轻链（L L链）链） 链链 链链 重链（重链（HH链）链）: :根据其抗原性的差异，人类根据其抗原性的差异，人类IgIg的的HH链分为链分为 重链决定重链决定IgIg类及亚类类及亚类 链链 链链 链链 链链 链链 IgGIgG IgAIgA IgMIgM IgDIgD IgEIgE 正常人正常人 ：2 2 ：1 1 轻链决定型别轻链决定型别 型型 型型 可变区和恒定区可变区和恒定区 （Variable region and Constant region） V区：VL、VH 可变区（V区）：氨基酸种类、 排列顺序差异较大，构成抗体 的多样性。 恒定区（C区） 氨基酸种类、排 列顺序恒定 C区：CL、CH “ “三明治样三明治样” ”立体结构立体结构 抗体分子的立体结构抗体分子的立体结构 HVR3 FR1 FR2 FR3 FR4 HVR1 HVR2 Variability Index 2575 50 100 Amino acid residue 150 100 50 0 高变区高变区( (hypervariablehypervariable region region，HVR)HVR) 框架区框架区( (Framework,FR)Framework,FR) 互补决定区互补决定区 （complementaritycomplementarity-determinant region, CDR -determinant region, CDR ） 抗体与抗原决定簇结合抗体与抗原决定簇结合 的位置的位置，又称为互补决，又称为互补决 定区（定区（CDRCDR），），也是抗体也是抗体 分子的分子的独特型决定簇独特型决定簇 ( (IdiotypesIdiotypes of of antibody antibody molecules,molecules,IdId) ) 的主要的主要 存在部位。存在部位。 铰链区（hinge region） 位于位于CHCH 1 1 和和CHCH 2 2 之间，富含脯氨酸，易发生伸展和之间，富含脯氨酸，易发生伸展和 一定程度的移动，一定程度的移动，便于抗体更好地与抗原结合便于抗体更好地与抗原结合; ;而且易被木而且易被木 瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。 铰链区铰链区 J J链（链（joining chainjoining chain） 参与参与 IgAIgA (H (H 2 2L L2 2 ) ) 2 2 与与 IgMIgM (H (H 2 2L L2 2 ) ) 5 5 连接连接 分泌片（分泌片（secretorysecretory piece, SP piece, SP） 粘膜上皮细胞分泌粘膜上皮细胞分泌 保护保护 sIgAsIgA不被蛋白酶降解不被蛋白酶降解 介导介导IgAIgA的转运的转运 J 链 J J 链链 分泌链分泌链 二、免疫球蛋白的其他成分 三、免疫球蛋白的水解片段 木瓜蛋白木瓜蛋白 酶水解酶水解 裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键N N端侧端侧裂解片段：裂解片段：2 2Fab+FcFab+Fc Fc Fab FabFab （f fragment ragment a antigen ntigen b bindinginding） 可与抗原结合的片断可与抗原结合的片断 抗原结合价抗原结合价 = 1 = 1 结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应结合抗原后不能形成凝集或沉淀反应 特异性由特异性由 V VH H 和 和 V V L L 决定决定 FcFc段段（ f fragment ragment c crystallizablerystallizable ） 可结晶片段可结晶片段 多种生物多种生物 学功能学功能 裂解部位：铰链区二硫键裂解部位：铰链区二硫键C C端侧端侧裂解片段裂解片段 F(abF(ab ) ) 2 2 +pFc +pFc 胃蛋白酶水解胃蛋白酶水解 pFc F(ab)2 F(abF(ab ) ) 2 2 ：具双价抗体活性具双价抗体活性 能形成凝集或沉淀反应能形成凝集或沉淀反应 生物制品应用生物制品应用 pFcpFc ：无生物学活性的小碎片。无生物学活性的小碎片。 免疫球蛋白的功能区(结构域） IgIg分子通过链内二硫分子通过链内二硫 键折叠或若干个能行使特定键折叠或若干个能行使特定 功能的球形单位，每个球形功能的球形单位，每个球形 单位为一个单位为一个功能区。功能区。 L L链：链：VLVL区、区、CLCL区区 HH链：链：VHVH区、区、CHCH 1 1 区区 CHCH 2 2 区区 CHCH 3 3 区区 CHCH 4 4 区区( (IgMIgM、IgEIgE ) ) V V区区 C C区区 VL+VHVL+VH功能区：功能区： 抗原结合部位（抗原结合部位（2 2个）个） CH3CH3功能区功能区：是：是IgIg与与 其其FcFc受体结合的部位受体结合的部位( ( 固定细胞）固定细胞） CLCL和和CHCH 区区：具有同种：具有同种 异型抗体的遗传标记。异型抗体的遗传标记。 （2 2个）个） CH2CH2区区：IgGIgG的补体结的补体结 合点和通过胎盘的部位合点和通过胎盘的部位 功能区的作用功能区的作用 VH+VL 一个抗原结结合位点 CH+CL同种异型的遗传标记遗传标记 (IgG)CH2C1q的结结合位点 (IgG)CH3结结合FcR (MC,M,B,NK) (IgM)CH3C1q的结结合位点 (IgE)CH4 (IgG)CH2+CH3 结结合FcR (肥大细细胞，嗜碱性粒细细胞) 通过过胎盘盘 抗 原 B 细 胞 表 位 抗体 CDR 表位 VL+VHVL+VH功能区：抗原结合部位功能区：抗原结合部位 Ab Ag 40nm 抗 原 抗体 抗 原 IgGIgG CH3 CH3区：区：可与单核可与单核- -MM 细胞、细胞、B B细胞、细胞、NKNK细胞、中细胞、中 性粒细胞上的性粒细胞上的IgG-FcIgG-Fc受体结受体结 合合调理吞噬、调理吞噬、ADCCADCC。 IgGIgG CH2 CH2区：区：补体结合点补体结合点 和通过胎盘的部位。和通过胎盘的部位。 第二节第二节 免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性 Heterogeneity of Immunoglobulin 一、免疫球蛋白的类型 类： IgGIgG IgAIgA IgMIgM IgDIgD IgEIgE 亚类： IgGIgG 1-4 1-4， IgA1-2IgA1-2 型：型型 型型 亚型：OZ(+) , OZ(-) 二、免疫球蛋白的多样性 三、免疫球蛋白的血清型 同种型（isotype） 同种异型（allotype） 独特型（idiotype，Id) 第三节第三节 免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能 Function of IFunction of Immunoglobulin mmunoglobulin MoleculesMolecules 一、IgV的功能 特异性结合抗原特异性结合抗原: :中和外毒素、病毒，中和外毒素、病毒， 阻止细菌粘附于阻止细菌粘附于 宿主细胞。宿主细胞。 二、 Ig C区的功能 激活补体激活补体 结合结合FcFc受体受体 通过胎盘和粘膜通过胎盘和粘膜 IgG分子结合抗原前后的构象变化 Fab段 Fc段 C1q 结 合位点 被屏障 结合抗原之前 CH 1 CH 2 暴露的 C1q结 合位点 结合抗原之后 IgM CH3区，IgG CH2区 中和作用中和作用 激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞激活补体经典途径，溶解抗原靶细胞 调理吞噬作用调理吞噬作用 ADCC ADCC 效效 应应 NKNK ADCCADCC 肥大细胞 I I型超敏反应型超敏反应 第四节第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能各类免疫球蛋白的特性与功能 Properties of Immunoglobulin Classes and Subclasses IgG 血清中含量最高、半衰期最长的抗体血清中含量最高、半衰期最长的抗体 唯一能通过胎盘的唯一能通过胎盘的IgIg，对新生儿抗感染起重要作用对新生儿抗感染起重要作用 再次应答的主要抗体再次应答的主要抗体 具有多种功能：具有多种功能：结合、凝集抗原结合、凝集抗原中和细菌毒素、中和细菌毒素、 中和病毒中和病毒激活补体激活补体调理吞噬调理吞噬ADCCADCC 分子量最大的分子量最大的 IgIg（五聚体，有4个CH结构域） 在个体发育过程中最早出现的抗体（胚胎发育晚期即可出现 ） 初次应答的主要抗体，近期感染的指标初次应答的主要抗体，近期感染的指标 激活补体、裂解细菌、调理吞噬等作用均比IgG更有效 不能通过胎盘 血清IgM是五聚体结构，膜型IgM（serfase IgM，sIgM）是单 体结构。 sIgM 是 BCR。 IgM IgMIgM J J 链链 IgMIgM 抗抗 体体 结结 构构 分分 泌泌 型型 IgMIgM膜膜 型型 IgMIgM sIgMsIgM IgIg IgIgb b IgIg IgIgb b C1r C1s C1q C1r C1s C1q No activationActivation 分泌型IgA：由两个IgA单体与J 链和分 泌片结合而成二聚体结构；是人体外分 泌液中的主要抗体； 由黏膜相关淋巴组 织（MALT）产生，对防御病原微生物入侵 起重要作用，又称为局部防御性抗体。 在在 粘膜局部抗感染中发挥重要作用。粘膜局部抗感染中发挥重要作用。 IgA J J 链链 分泌分泌 链链 有两型：血清有两型：血清IgAIgA（单体）和分泌型单体）和分泌型IgAIgA（二聚体）。二聚体）。 IgDIgD 分分 子子 的的 结结 构构 IgD 1 1、血清血清IgDIgD含量低。含量低。 2 2、膜型、膜型IgDIgD存在于成熟存在于成熟B B细胞细胞 表面，为表面，为BCRBCR，是，是B B细胞细胞 成成 熟的标志。熟的标志。 IgEIgE 分分 子子 的的 结结 构构 IgE 血清含量最低血清含量最低 IgEIgE没有铰链区，有没有铰链区，有4 4个个CHCH结构域结构域 （CH1CH14 4） CH2CH2、CH3CH3能够与肥能够与肥 大细胞和嗜大细胞和嗜 碱性粒细胞表面的碱性粒细胞表面的IgEIgE- - FcFc受体结受体结 合，介导合，介导型超敏反应。型超敏反应。 调理吞噬 + + + 6 ？ ？ 第五节第五节 人工制备抗体人工制备抗体 多克隆抗体（polyclonal antibody） 指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗 原决定簇的多种抗体混合物。 如:免疫血清（含多种特异性抗体）。 实际意义： （1）预防、治疗感染性疾病， 如：破伤风抗毒素血清 抗破伤风，胎盘球蛋 白 抗病毒感染等，副作用：超敏反应 （2）临床诊断，如：肥达氏反应 - 伤寒、副伤 寒，缺点：特异性差。 单克隆抗体（monoclonal antibody, McAb） 由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分 子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。 特点：具有高度均一性。 杂交瘤细胞： 骨髓瘤细胞 - 无限增殖； 免疫B细胞 - 合成、分泌特异性抗体。 杂交瘤技术 - HAT培养基：次黄嘌(H), 氨基 蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)。 基因工程抗体(genetic engineering antibody) 在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细 胞表达的抗体。 如：人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody) 改型抗体 (reshaped humanized antibody) 小分子抗体：Fab片段 Fc片段 Fv片段 双特异性抗体(bispecific antibody)： 如：Ig-融合蛋