【免疫学】Ig及其编码基因-课件

1、INSTITUTE FOR IMMUNOBIOLOGY免疫球蛋白及其编码基因Immunoglobulin and its genesInstitute for ImmunobiologyFudan UniversityCenter for Gene Immunization & Vaccine ResearchMarch 25, 2014 Shanghai, ChinaSidong Xiong, Ph.D.INSTITUTE FOR IMMUNOBIOLOGY免疫球抗体的概念 抗体的结构抗体异质性抗体生物学特性抗体的编码基因抗体胚系基因的重排及机制抗体的多样性及其机制抗体的制备Immunogl

2、obulin and its genes抗体的概念 Immunoglob一、抗体的基本概念 抗原刺激B细胞产生的一类可与相应抗原特异性结合并产生各种免疫效应的糖化球蛋白，亦称免疫球蛋白 (Immunoglobulin) 一、抗体的基本概念 二、抗体的结构 1、基本结构2、辅助结构3、结构域(Domain)二、抗体的结构 1、基本结构1）四肽链通过链间二硫键组成H2L2重链：450aa, Mr.5X104,五类(a、g、m、d、e) 轻链：214aa, Mr.2.5X104 ,两型(k、l)2）分三个功能区：可变区(Variable region, VH/VL, Fv)：结合抗原 恒定区(Con

3、stant region, CH/CL)：次级反应、抗原性 绞链区(Hinge region)CH1-CH2间, 30aa,2-5链间二硫键3）蛋白酶可酶解木瓜蛋白酶(papain)：Fab、 Fc 胃蛋白酶(pepsin)： F(ab)2 2XFab、pFc 【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件 1、基本结构1）四肽链通过链间二硫键组成H2L2重链：450aa, Mr.5X104,五类(a、g、m、d、e) 轻链：214aa, Mr.2.5X104 ,两型(k、l)2）分三个功能区：可变区(Variable region, VH/VL, Fv)：结合抗原 恒定区(

4、Constant region, CH/CL)：次级反应、抗原性 绞链区(Hinge region)CH1-CH2间, 30aa,2-5链间二硫键3）蛋白酶可酶解木瓜蛋白酶(papain)：Fab、 Fc 胃蛋白酶(pepsin)： F(ab)2 2XFab、pFc 【免疫学】Ig及其编码基因-课件 1、基本结构1）四肽链通过链间二硫键组成H2L2重链：450aa, Mr.5X104,五类(a、g、m、d、e) 轻链：214aa, Mr.2.5X104 ,两型(k、l)2）分三个功能区：可变区(Variable region, VH/VL, Fv)：结合抗原 恒定区(Constant regi

5、on, CH/CL)：次级反应、抗原性 绞链区(Hinge region)CH1-CH2间, 30aa,2-5链间二硫键3）蛋白酶可酶解木瓜蛋白酶(papain)：Fab、 Fc 胃蛋白酶(pepsin)： F(ab)2 2XFab、pFc 【免疫学】Ig及其编码基因-课件2、辅助结构1）J链(Joining chain)：20KD、10%糖、Cys、二硫键连接IgH2）分泌片(Secretory piece,SP)：70KD、6糖、上皮细胞合成2、辅助结构【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件 3、结构域(Domain) 1）Ig分子中由链内二硫键构成的致密立体球体

6、(V/C/H) 2）b-strain、b-sheet、b-barrel、immunoglobulin fold 3）CDRs(Hypervariable regions)、FRs(Framework regions)【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件三、抗体的异质性抗体的特异性和类型的不同，称为异质性heterogeneity ）不同抗原表位刺激机体所产生的免疫球蛋白分子重链类别和轻链型别不同不同抗原表位刺激机体所产生的免疫球蛋白分子识别抗原的特异性不同不同抗原表位诱导

7、的同一类型的免疫球蛋白（IgG），其识别抗原的特异性不同 三、抗体的异质性三、抗体的异质性内源性因素外源性因素三、抗体的异质性三、抗体的异质性1、类型：类(Class): 重链C区抗原性,IgG、IgA、IgM、IgD、IgE亚类(Subclass): 重链抗原性/二硫键数目位置,IgG1-4 型(Type): 轻链C区抗原性, k、l 亚型(Subtype): 轻链C区aa差异排列, l14三、抗体的异质性三、抗体的异质性内源性因素三、抗体的异质性 血清型：同种型(Isotype)： C区决定，非遗传标志。类、亚类、型和亚型同种异型(Allotype)：个体等位基因，遗传标志: Gm 独特型

8、(Idiotype, Id)：IdiotopeAnti-Id【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件三、抗体的异质性外源性因素含多种不同抗原表位的抗原刺激机体免疫系统，导致免疫细胞的活化，产生多种不同特异性的抗体。多样性抗原的存在是导致免疫球蛋白异质性的外源因素，是免疫球蛋白异质性的物质基础。抗体的这种异质性，反映出机体对抗原精细结构的识别和应答。三、抗体的异质性【免疫学】Ig及其编码基因-课件四、抗体的主要特性及生物学功能1、主要功能：1）与相应抗原特异性结合：Fv2）激活补体：3）结合FcR：促吞噬(opsonization)介导过敏

9、介导细胞毒(ADCC)4）穿过胎盘和粘膜5）调节免疫功能四、抗体的主要特性及生物学功能【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件2、各类抗体的特性与功能1）IgG：4个亚类分布广血清含量最高寿命长能通过胎盘2、各类抗体的特性与功能【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件2、各类抗体的特性与功能2）IgM：5单体J链连接最大最早 寿命短、可诊断宫内及近期感染。 SmIg: BCR，C多41aa(25aa疏水，末端3aa亲水)2、各类抗体的特性与功能【免疫学】Ig及其编码基因-课件3）IgA：单：血清双：外分泌液，SIg

10、A(J和SP)3）IgA：【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件2、各类抗体的特性与功能4）IgD：含量低绞链区长不稳定与超敏反应/自身免疫病有关SmIgD 为BCR成分， B细胞成熟标志2、各类抗体的特性与功能【免疫学】Ig及其编码基因-课件未成熟B细胞 成熟B细胞 活化或记忆B细胞mIgM mIgD 未成熟B细胞 成熟B细胞 2、各类抗体的特性与功能5）IgE；含量少寿命短热敏感亲细胞进化最晚含量最低与超敏反应/寄生虫免疫有关2、各类抗体的特性与功能【免疫学】Ig及其编码基因-课件 五、抗体的编码基因抗体的胚系基因（germline genes）重链： V基因片段

11、（variable segment）D基因片段（diversity segment）J基因片段（joining segment）C基因片段(constant segment)轻链：V基因片段（variable segment）J基因片段（joining segment）C基因片段(constant segment) 五、抗体的编码基因 抗体编码基因的染色体定位 肽链 所在染色体 基因片段及排列 人 小鼠 22q11.2 16 Vn(JC)n 2 p11-12 6C2 VnJnC H 14q32.3 12F1 VnDnJnCn 【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件 六

12、、抗体胚系基因的重排及机制抗体的重链胚系基因的重排抗体的轻链胚系基因的重排抗体胚系基因重排的机制 六、抗体胚系基因的重排及机制免疫球蛋白胚系基因状态下的V、（D）、J基因片段成簇存在，要编码完整的功能性的Ig多肽链必须在这些成簇存在的基因簇中选择某些基因片段进行重新组合，这一过程之。在V、D、J、C基因群中各选择一个基因片段，组成单个Ig的编码基因，进而转录和翻译，产生功能性Ig基因重排（gene rearrangement）免疫球蛋白胚系基因状态下的V、（D）、J基因片段成簇存在，要【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig

13、及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件 七、抗体的多样性及其机制（一）结构的多样性 （二）功能的多样性 七、抗体的多样性及其机制抗体多样性的产生机制组合多样性(combinatorial joining)连接多样性(junctional flexibility)体细胞高频突变(somatic hypermutation)抗体多样性的产生机制【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件【免疫学】Ig及其编码基因-课件人Ig多样性产生的机制多样性机制 H l k 多胚系基因数（功能性） V 65 30 40 D 27 0 0 J 6 45组合多样性 1.1X104 1.2X102 2X102总计 11000X(120+200)=3X106连接多样性 共100核苷酸插入 300 / /体细胞突变 + +多样性机制 Ig多样性数目Ig的V区基因组合数3.4106连接多样性 100核苷酸插入多样性 300Ig的多样性总计约 1010 1011 Ig多样性数目 八、抗体的制备1、多克隆抗体（polyclonal