免疫球蛋白-硕士-

1、Immunoglobulin免疫球蛋白Contents免疫球蛋白的结构免疫球蛋白异质性免疫球蛋白的功能 免疫球蛋白的特性 人工制备抗体 抗体产生的基因重排机制第一部分免疫球蛋白的结构抗体(Antibody, Ab) 由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合、具有免疫功能的球蛋白。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 分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 膜型：B细胞膜上的抗原受体概 念AbIg抗体和免疫球蛋白的关系 Nobel prize winners for antibodies research190

2、1von BeringSerum therapy1908Ehrlich & MetchnikoffAb production1972Edelman & PoterAb structure1977Yalowradioimmunology1984Koler,Milstein & JerneMonoclonal Ab1987TonegawaGene of AbEmil von Behring 1854 - 1917, Nobel Prize in 1901 for demonstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tet

3、anus toxins conferred immunity. Discovery and application of antibody Paul Ehrlich , Nobel Prize in 1908 for demonstrating production of antibodyDiscovery and application of antibody Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929 -Nobel Prize in 1972Ab structureProduction of McAbGeore

4、ges Kohler 1946-Cesar MilsteinNobel Prize in 1984Susumu TonegamaNobel Prize 1987免疫球蛋白的结构 一、基本结构（一级、二级结构）二、附属成分（附属结构）三、水解片段（水解结构）一、基本结构 两条相同的重链和两条相同的轻链连接而成连接的四肽结构。1.重链和轻链分子量比较大(50-75kD)据重链恒定区氨基酸组成和排列顺序不同，可分为5类一、基本结构重链 (Heavy chain,H)1.重链和轻链免疫球蛋白分类(Class)IgG - Gamma () heavy chainIgM - Mu () heavy cha

5、inIgA - Alpha () heavy chainIgD - Delta () heavy chainIgE - Epsilon () heavy chain分子量比较小25kD据恒定区氨基酸的组成和排列顺序，可分为k和链同一Ig上的两轻链同型一、基本结构轻链(Light chain,L)1.重链和轻链2.可变区和恒定区 一、基本结构Ig重链和轻链的近N端110个氨基酸变化比较大，称为可变区,即VH 和VL 其中有的区域特别易变化，称为高变区(hypervariable region，HVR1-3),其它部分叫骨架区(framework fegion,FR1-4)高变区是抗原的结合部位，

6、与抗原决定簇形成一个互补的表面，称互补决定区(complementarity determining region,CDR1-3)2.可变区和恒定区 一、基本结构可变区 (variable region,V区) Figure 3-6Figure 3-7Figure 3-8轻链和重链的近C端的氨基酸变化比较小，称为恒定区，CH和CL 不同类Ig的恒定区长度不同，如CH1-3(4) 同种的同类Ig的恒定区比较固定，故有相同的二抗2.可变区和恒定区 一、基本结构恒定区(Constant region, C区)位于CH1和CH2之间；富含脯氨酸，易弯曲，利于与抗原表位的结合；易水解(木瓜蛋白酶等)。3

7、.铰链区(hinge region) 一、基本结构Ig分子肽链折叠形成的球形有功能的结构域(domain),约110个氨基酸组成一个结构域。折叠形成两个片层结构，中间由二硫键垂直连接，桶状或三明治。4.结构域(二级结构)一、基本结构J链(Joining chain) 浆细胞合成的富含半胱氨酸的连接单体成多聚体的肽链。分泌片(Secretory piece, SP) 粘膜上皮细胞合成的非共价结合于IgA并起转运保护作用的含糖肽链。 二、附属结构ADDITIONAL STRUCTURE三、水解片段 PROTEOLYTIC STRCUTURE酶木瓜蛋白酶(papain)胃蛋白酶(pepsin)木瓜蛋

8、白酶(papain)的水解片段 部位：重链铰链区二硫键连接的近N端 片段：两个Fab段，一个Fc 功能：Fab能结合抗原，但不凝集或沉淀 Fc可与细胞上的受体结合三、水解片段胃蛋白酶(pepsin)的水解片段 部位：重链铰链区二硫键连接的近C端 片段：一个F(ab)2段，一个pFc 功能：F(ab)2段能结合抗原，可凝集或沉淀; pFc无生物活性三、水解片段抗原结合片段(fragment antigen binding, Fab)可结晶片段(fragment crystallizable, Fc)SUMMARY: Structure of Ab第二部分免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白异质性免疫球蛋

9、白异质性表现为：不同抗原表位刺激机体产生不同的Ig；Ig具有不同的类别和型别；相同类型的Ig具有不同的特异性。 不同抗原甚至同一抗原刺激B细胞产生抗体，在其抗原特异性及抗体类型等方面都不尽相同。外源因素所致的异质性 -免疫球蛋白的多样性外源性抗原种类、数目繁多；天然抗原分子结构复杂，含有多个抗原表位免疫球蛋白异质性内源因素所致的异质性同种型(isotype)：存在于同种抗体分子中的抗原表位；为种属型标志，位于Ig C区同种异型(allotype)：存在于同种内不同个体间的免疫原性；为个体型标记，位于Ig C区和V区独特型(idiotype,Id)：由于CDR区的不同显示出的不同免疫原性；为免疫

10、球蛋白分子的标志，位于Ig V区免疫球蛋白异质性同种型：同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志同种异型：同一种属不同个体间Ig分子具有的不同抗原特异性标志独特型：每个Ig分子所特有的抗原特异性标志第三部分免疫球蛋白的功能抗体的功能Ig V区：1. 识别并特异性结合抗原2. 中和效应-中和毒素和病毒Ig C区：3. 激活补体(IgG1-3，IgM)4. 结合Fc段受体，介导生物学效应：调理作用：抗体、补体促进吞噬细胞的吞噬功能（M）ADCC：具有杀伤活性的细胞通过其FcR识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞 （NK cell）介导型超敏反应（IgE）5. 穿过胎盘(IgG)和黏膜

11、(sIgA)6. 对免疫应答有正、负调节作用Figure 9-24Ab neutralize bacterial toxins of G+ bacterium中和细菌毒素Ab block the adherence of bacteria to host cells 阻断抗原粘附宿主细胞Figure 9-28Abs kill the bacteria by the help of complement协助补体杀菌调理作用(opsonization) 抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的Fc受体(Fc receptor,FcR)结合，从而增强吞噬细胞的吞噬功能。增强吞噬调理作用抗体依赖的细胞介

12、导的细胞毒作用Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC 具有杀伤活性的细胞通过其Fc受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞。NK细胞是介导ADCC的主要细胞。第四部分免疫球蛋白的特性Different antibody isotypes are found in different parts of the bodyIgG IgM IgA IgE IgDIgG 再次免疫应答的主要抗体1.the most common, most important, most content antibodies in our bodi

13、es. First antibody class discovered, it represents 80% of antibodies in the blood2.the only class of immunoglobulin that can cross the placenta in humans (FcRn)3. the only Ig to bind with SPA.IgM 早期产生的抗体 1. IgM pentameric macroglobulin 2. IgM is composed early in fetus, and early in immune response.

14、 3. natural antibodies against blood cell determinants. 4. immature marker of B cellsIgA 黏膜免疫的主要抗体 1 The predominant forms of IgA is sIgA. 2 the predominant immunoglobulin produced by B cells in Peyers patches, tonsils, and other submucosal lymphoid tissues.IgD B细胞发育分化成熟的标志 1 traces of it are normal

15、ly found in the blood. 2 The function of IgD in serum is unknown. 3 the mature marker of B cellsIgE I型超敏反应mediator substances that lead to allergic (I Type) disease.Human ImmunoglobulinsAntibody classes have distinct and overlapping functions第五部分人工制备抗体第一代：多克隆抗体 抗原免疫动物所得到的血清，含有多种抗体的混合物，称多克隆抗体(polyclo

16、nal antibodies).特异性不高，容易出现交叉反应。第二代：单克隆抗体(monoclonal antibodies,mAb) 用杂交瘤技术得到的抗体，由一个B细胞克隆产生的同源抗体，称单克隆抗体.其结构高度均一，纯度高，特异性强，无交叉反应。人工制备抗体第三代：基因工程抗体(genetic engineering antibody) 鼠源mAb在应用中存在的主要问题：人抗鼠抗体(human anti-mouse antibody, HAMA)的产生。基因工程抗体：借助DNA重组和蛋白质工程技术，在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接和修饰，重新组装而成的新型抗体分子。人工制备抗体基因工

17、程抗体的发展方向：人源化；小型化；多功能化嵌合抗体(chimeric Ab)鼠V+人C改型抗体(reshaped Ab)鼠CDR+人FR和C区小分子抗体：仅由Fab或Fv组成的抗体多功能抗体：双功能抗体、抗体融合分子等第六部分抗体产生的基因重排机制 So many Ab, how the gene manage it?Problem: Each individual can make 1 M to 1 B different antibodies.Each requires a complex genetic code. Not enough genes!10 different consta

18、nt regionsMillions of different variable regionsWhy?Genomic Organization of heavy- and light-chain segments重链基因的重排、RNA处理和蛋白质表达的过程Number of gene segments k 40+5=45l 30+4=34H 65+27+6=98total gene segments 177重 点1. 抗体、免疫球蛋白、单克隆抗体、ADCC2. 抗体结构3. 抗体功能练习题-名称解释1. 单克隆抗体用杂交瘤技术得到的抗体，由一个B细胞克隆产生的同源抗体，称单克隆抗体(monoclonal antibodies,mAb).其结构高度均一，纯度高，特异性强，无交叉反应。2. HVR/CDR高变区(HVR)：在VL和VH中某些局部区域的氨基酸组成