复旦大学医学免疫学课件10抗体

1、抗体 抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用抗体的基本结构抗体的辅助成分抗体分子的水解片段免疫球蛋白上的抗原决定簇抗体的结构抗体的基本结构重链（heavy chain, H链）和轻链（light chain, L链）可变区和恒定区球状结构域结构域（domain）铰链区重链和轻链天然抗体分子的基本结构两条相同的重链（heavy-chainm H）和两条相同的轻链（light chain, L链）经链间二硫键连接H 链：450550个氨基酸残基，MW 约5575kDL链：214个氨基酸，MW 25 kD链间存在诸如离子键、氢键以及疏水作用非共价相互作

2、用，形成完整的抗体分子可变区（variable region, VH 和 VL）不同特异性抗体之间氨基酸序列变化较大的区域，集中位于H链和L链的N-端 110氨基酸 抗体结合抗原的特异性，源自这些可变区氨基酸序列的差异高变区：重链和轻链V区（分别称为VH和VL）的氨基酸组成和排列顺序高度可变区域（HVR13）；因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区（CDR13）高变区（hypervariable region, HVR）互补决定区（complementarity determining region, CDR）骨架区（framework region, FR）在V区中

3、氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的CDR以外区域,VH或VL各有FR1,FR2,FR3,FR4四个骨架区。作用：主要是稳定CDR的空间构型，以利Ig CDR与 抗原表位精细的特异性结合。恒定区（constant region, CH 和 CL）相对于可变区而言，靠近肽链C端的氨基酸序列相对恒定，变化较少，称为恒定区 H链恒定区差异，分为、 、 、 5种类型，决定了 五种抗体类别（IgM、IgD、IgG、IgA、IgE） L链恒定区差异，分为和两型五类Ig结构示意图不同特征：链内二硫键数目和位置、结构域的数目、铰链区的长度（IgM和IgE无）、功能IgM、IgG、IgA、IgD以及IgE的基本结

4、构不同特征：链内二硫键数目和位置、结构域的数目、铰链区的长度（IgM和IgE无）IgG分子的四种亚类IgG1IgG4IgG3IgG2 天然的Ig单体结构中，两条重链相同，两条轻链相同1.两个相同抗原结合部位2.两条重链同类，两条轻链同型3. 重链结构决定了一个抗体的类别和效应功能链间二硫键的数量和位置CH2结构域多糖分子数目CH结构域数目铰链区长度同一类别的、抗原特异性不同的抗体V区各异，C区氨基酸组成和序列基本相同Ig分为五类（class）或五个同种型（isotype）特异性相同、不同类别的抗体V区相同，C区氨基酸组成和序列不同抗体分子的二级结构-免疫球蛋白折叠每个肽链经110个氨基酸，折叠

5、形成反向平行的片层，链内二硫键连接构成稳定的“”桶状结构，再进一步折叠成球状结构，即结构域（domain）。相邻的球状结构域相互作用即组成蛋白质的四级结构（9198）1条轻链和1条重链的各3个HVR通过折叠后聚集，共同构成一个结合抗原部位决定了抗体对抗原的特异性识别。28-35 49-56 91-98结构域或功能区（domain) 轻链包括VL和CL两个结构域,重链含有1个VH和3-4个CH结构域（C4和C4） Ig分子的每条肽链可折叠成25个球状结构域或功能区重链铰链区(hinge region)位于CH1与CH2之间，IgM和IgE无绞链区富含脯氨酸，易伸展弯曲，能改变两个Y形臂之间的距离

6、，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位抗体的辅助成分J链：由浆细胞合成，将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体分泌片 由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面。对保护SIgA的铰链区免受蛋白酶水解免疫球蛋白水解片段 意义：阐明Ig分子生物学作用 构建基因工程抗体Fragment crystallizable与效应分子（补体）或效应细胞（FcR）相互作用部位Fragment antigen binding（单价）因去掉Fc段，不能和任何效应分子相互作用具有与完整Ig一样的抗原结合活性（双价）同种型 (isotype)在不同种属间刺激能产生免疫应答；同种异型 (al

7、lotype)在同一种属不同个体刺激可产生免疫应答；存在于C区独特型（idiotype）同一种属、同一个体来源的抗体分子免疫原性不尽相同，存在于V区免疫球蛋白上的抗原决定簇人IgG（Ab1)羊抗人IgG (Ab2)抗体 抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用Ig C区的功能:激活补体，溶菌、溶解病毒和细胞结合Fc段受体，招募效应细胞调理作用（opsonization）介导ADCC效应介导I型超敏反应（IgE）穿过胎盘（FcRn）和黏膜（ pIgR）Ig V区的功能识别并特异性结合抗原直接效应中和作用（病毒、毒素）凝集细菌 促进吞噬触发免疫球蛋白的

8、功能中和细菌毒素，阻断病原入侵IgG IgM ICs激活补体，溶菌效应经典途径旁路途径MBL途径抗原抗体复合物病原体甘露糖残基病原体表面多糖C1qrsC4,C2MBL-MASPC4,C2B,D,P因子C5C6C7C8C9MAC组装前端效应各异末端通路共同补体系统激活的三条途径C3C3转化酶C5转化酶C5b6789n复合物攻膜复合物（MAC）的形成经典激活途径和旁路激活途径的比较抗原/抗体复合物（适应免疫）C3C3bC3a微生物、外源异物经典激活途径旁路激活途径C5-C9终末复合物进化上出现较晚的一种与适应性免疫系统相连接的形式参与非特异性天然免疫，在进化和发挥抗感染作用的过程中，旁路途径是最先

9、出现和发挥作用的，有早期抗感染作用。C3bBbC4b2aC4b2a3bC3bnBb结合FcR，招募效应细胞联合促调理作用（opsonization) 补体成分C3b/C4b/iC3b包被在细菌等靶目标的表面，使得带有识别这些补体成分受体（CR1、CR3、CR4）的吞噬细胞能与细菌结合，因而激发吞噬杀伤活性。IgE介导I型超敏反应 肥大细胞或嗜碱性粒细胞FcR Th2 APC IL-4BCRIgE粘膜下腺血小板平滑肌细胞小血管释放介质变应原 脱颗粒 致敏肥大细胞或嗜碱性粒细胞产生IgE临床症状 肥大细胞或嗜碱性粒细胞IgG穿过胎盘胎盘母体侧滋养层细胞表达一种IgG输送蛋白 （neonatal F

10、cR, FcRn), IgG选择性与FcRn结合，转运至滋养层细胞内并主动进入胎儿血液循环重要的自然被动免疫机制，新生儿抗感染IgA穿过粘膜-局部黏膜免疫抗体 抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用主要以单体形式存在，抗原结合价为2价；出生后3个月开始合成，35岁接近成人；血清中含量最高，占血清总Ig的75-80%；产生比较晚，是再次应答的主要抗体；半衰期最长(t 23天)；分布最广，易通过毛细血管壁，是血管外的主要抗体；IgG1-3能穿过胎盘，新生儿抗感染免疫起重要作用；激活补体 IgG13的CH2（经典），IgG4（替代）；Fc段结合细胞Fc

11、R 吞噬细胞调理作用 NK细胞，吞噬细胞介导ADCCIgG特性：IgG功能 抗感染的主要抗体新生儿抗感染免疫的重要抗体介导II,III型超敏反应介导自身免疫 IgM J 链IgM分 泌 型 IgM膜 型 IgMmIgM Iga Igb Iga IgbMembrane-bound IgM分子量最大，以五聚体形式存在，抗原结合价为5价出现最早的Ig（胚胎末期）分布局限，几乎都在血管内通过经典途径激活补体IgM特性：又称巨球蛋白IgM功能：个体发育过程中最早合成和分泌的抗体抗感染最早出现的抗体类别较IgG更易激活补体天然血型抗体宫内感染的诊断依据只表达mIgM是未成熟B细胞的标志 J 链分泌片IgA

12、 dimerIgA：血清型-单体分泌型-双体IgA特点: 以二聚体形式存在，抗原结合价为四价 生后半年左右合成 sIgA通过母乳被动转移给新生儿 分布: 唾液,泪液,乳汁以及呼吸道，消化道和泌尿生殖道的分泌液中 IgA功能：粘膜局部抗感染的主要抗体阻止病原体粘附于粘膜细胞中和病毒和外毒素 1.单体分子； 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)； 3.半衰期 3天； 4.粘膜下淋巴组织中的浆细胞产生。IgE1、介导型超敏反应；2、过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异 性IgE水平增高。功能 IgD 分 子 的 结 构IgD未成熟B细胞仅表达IgM，成熟B细胞可同时表达IgM和IgD（初始

13、B细胞，nave B细胞），活化的B细胞或记忆B细胞表面的IgD消失抗体 抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用抗体在医学生物学方面的应用多克隆抗体（polyclonal antibody）单克隆抗体 （monoclonal antibody, mAb ）基因工程抗体 （genetic engineering antibody） mAb: 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表位的具有高度特异性的抗体。定义 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）

14、预防、治疗感染性疾病（2）临床诊断多克隆抗体（polyclonal antibody） 定义 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； (HGPRT) 缺陷型免疫B细胞 合成、分泌特异性抗体HAT培养基：次黄嘌 (H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T)实际意义 （1）抗原的纯化和结构分析 （2）细胞发生、分化及功能的阐明 （3）临床疾病的诊断和治疗单克隆抗体（monoclonal antibody）FDA-approved therapeutic antibodiesProduct Specific

15、ity Product IndicationName typeOrthoclone OKT3 CD3 Mouse Transplant rejectionReoPro GpIIb/gpIIa Chimeric Fab Cardiovascular diseaseRituxan CD20 Chimeric Non-Hodgkin lymphomaZenapax CD25 Humanized Transplant rejectionRemicade TNF- Chimeric Crohn disease, RA Simulect CD25 Chimeric Transplant rejectionHerceptin Her-2 Humanized Metastatic breast cancerMylotarg CD33 Humanized