免疫2015抗体课件

免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)

1890年，Behring和北里在德国Koch实验室从豚鼠体内发现了第一种抗体：白喉抗毒素，从而挽救了成千上万的白喉患儿，死亡率从60%降到26%。获1901年的第一届诺贝尔奖。抗体的发现

一、概述:Ig分子是机体中最神奇的、在结构上变换无穷的一类分子。它只由3个基因编码，但却产生100亿以上不同序列的蛋白质分子，应对数以亿计的病原微生物和异己分子。

概念

概念

◆Ig基因重排发生在B细胞

Ig来源于B细胞◆Ig具有基本的4肽链结构

由重链及轻链组成异源二聚体◆

Ig基因重排是Ig表达的前提

可变区具有无限的多样性◆Ig是重要的免疫分子

作为BCR识别抗原与发挥抗体活性经典Ig的概念

免疫球蛋白：具有抗体活性或结构的球蛋白。

抗体是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都有抗体活性。抗体:主要是B细胞在抗原刺激后，增殖分化为浆细胞所产生的能与相应抗原特异结合的糖蛋白，是体液免疫的效应分子。根据亚细胞定位Ig分为膜型及分泌型，膜型的称之为B细胞抗原识别受体（Bcellreceiptor,BCR);分泌型称之为抗体（antibody)B细胞分化为浆细胞，产生抗体抗体的理化性质单体Ig的分子量为150kDa-170kDa；糖基化修饰（糖蛋白）；电泳泳动位置主要为球蛋白；对热相对稳定，（IgE除外）；具有高度不均一性。二、免疫球蛋白的基本结构抗体的结构还原剂分子筛还原剂2、重链（heavychain,H）

轻链（lightchain,L）重链：450－550aa,50－75kDa；（Heavychain）：分为5类

（gamma）

—IgG（mu

）

—IgM（alpha）—IgA（epsilon

）—IgEδ（delta）

—IgD亚类：IgG1-4、IgA1-2

轻链：214aa,25kDa；

根据其恒定区aa组成和排列顺序（抗原性）不同，分为2型（type）：，；亚型：：1－4。一个天然Ig上的两条轻链的型别是相同的；每个Ig只选用1个型别的轻链（或)，二者功能相同。人：：为2：1；小鼠：：为20：1。3、蛋白酶水解片段-S-S-S-SS-SNNCLHVLCLVHCH1CH2CH3木瓜蛋白酶（papain）2Fab，1Fc胃蛋白酶（pepsin）F(ab’)2,pFcPorter发现Ig的Fab和Fc段

可变区（Variableregion）

VL(N-L1/2);VH(N-C1/4)

恒定区（constantregion)CL(C-L1/2);CH,(C-C3/4)

4、功能区和结构域：两条重链和两条轻链都可折叠为数个球形结构域或功能区，每个结构域一般具有相应的功能。1)可变区（variablregion,VH，VL）高变区（hypervariable

region,HVR）或互补决定区(complementarydeterminingregion,CDR)：

VH和VL中直接与抗原接触结合、氨基酸组成和序列高度可变的区域；骨架区（frameworkregion；FR）：其余区域为骨架区

FR1CDR1FR2CDR2FR3CDR3FR4V区2）恒定区（constantregion,CH，CL区）（1）CH，CL;（2）和的C区长度基本一致；（3）、

、

的C区包括CH1，2，3；而，则含有CH1，2，3，4。（4）针对不同抗原的同一类Ig，其V区不同，但C区相同；而针对同一抗原表位的不同类Ig，其V区相同，C区不同。5、铰链区

（hingeregion）1）位于CH1-CH2之间，富含Pro；2）具有柔韧性，可折叠分别形成T型和Y型3）易被蛋白酶水解；4）IgG1，2，4和IgA铰链区短；IgG3，IgD铰链区长；IgM，IgE无。三、Ig序列的保守性

尽管Ig在进化过程中其恒定区相对保守，但不同种属间及相同种属不同个体间的相同类型Ig存在序列差异，该结构可以在不同种属间构成免疫原性；同一个体不同Ig分子之间也构成免疫原性。Ag1Ab1（Ag2）Ab21、同种型（Isotype）

同一种属所有个体均具有的Ig抗原，主要存在于重链和轻链的稳定区中

2、同种异型（allotype，allotope）

同一种属不同个体所具有的Ig抗原，主要存在于重链和轻链的稳定区中，由IgC区内一个或数个氨基酸残基的差异所致。如

IgG：GM1，GM2，GM3，GM4...IgA:AM1,AM2

链：KM1，KM2，KM3同种异型为个体型标志，又称同种异型遗传标志。

AllotypicDeterminants（三）独特型（idiotype,Id）

同一个体不同Ig的抗原，主要存在于Ig的V区。是指每个免疫球蛋白分子可变区肽链所具有的抗原特异性标志（独特位，5-6个）。一定条件下独特型表位可刺激机体产生抗独特型抗体，这对免疫应答的调节有重要意义。

Jerne的免疫网学说（Immunenetworktheory）的中心是独特型免疫调节。

IdiotypicDeterminantsIg的不均一性类（class),,,,亚类(subclass)1,2,3,4;1,2型(type),同种异型(allotype)独特型(idiotype)1010-1011数十种四、五类Ig的特性及功能Ig分为五类（Class）：

IgG,IgM,IgA,IgE,IgD

其中IgG,IgA存在亚类（Subclass）：

IgG1，2，3，4；

IgA1，2（一）IgG：单体；含量最高；半衰期20-23，可通过胎盘，一般是高亲和力抗体，是免疫功能最强的Ig分子；在免疫应答中起着激活补体，中和多种毒素的作用。是唯一能在母亲妊娠期穿过胎盘保护胎儿的抗体。主要参与抗感染免疫；可引起介导免疫病理损伤。

IgG1、IgG3、IgG4可穿过胎盘屏障，在新生儿抗感染免疫中起重要作用；IgG1、IgG3可高效激活补体，并可与巨噬细胞、NK细胞表面Fc受体结合，发挥调理作用、ADCC作用等；某些自身抗体和引起二、三型超敏反应的抗体也属于IgG。（二）IgM：含CH4（C4）；膜结合型：单体，BCR；分泌型：五聚体，分子最大，作用最强（结合抗原；激活补体）；最早出现的抗体（个体发育；免疫应答）。免疫球蛋白的进化血清型IgM主要参与抗感染免疫，补体依赖的细胞毒效应（比IgG强500倍）；识别并杀伤肿瘤细胞；识别并清除凋亡及衰老的细胞。

中和低密度脂蛋白防止动脉粥样硬化的发生。是机体的忠实卫士。（三）IgA：

血清型：单体；

分泌型：双聚体；呼吸道、消化道、乳腺等产生，外分泌液中的主要成分，在粘膜抗感染免疫中起中和作用；

初乳中含sIgA。sIgA的结构分泌型IgA的形成IgA在肠道的免疫保护效应（四）IgD

单体，主要存在于B细胞表面（mIgD），mIgD是成熟B细胞的标志。（五）IgE

单体形式，含CH4（C4），体内含量最低。参与抗寄生虫免疫，发挥ADCC效应；参与速发型超敏反应（4）。脱颗粒IgEFceRI变应原炎症反应（一）识别并结合抗原---中和作用，主要功能（V区）（二）活化补体；（三）调理作用；（四）ADCC；（五）通过胎盘（IgG）和粘膜(分泌型IgA)。（六）免疫病理五、抗体的生物学活性抗原特异性识别和结合抗原抗体CDR表位AbAg

抗体与抗原特异性结合发挥免疫效应

抗体的中和作用（neutralization）1、V区特异结合抗原；中和毒素，阻断病原入侵；2、单体Ig：2价；分泌型IgA：4价；IgM：理论价10；实际5。

E:/QiuD/%E7%AC%AC%E4%B8%80%E5%9D%97%E7%A1%AC%E7%9B%98/d/%E5%8A%9E%E5%85%AC%E5%AE%A4/%E5%8A%9E%E5%85%AC%E5%AE%A4/qiu/%E5%9B%9E%E6%9D%A5/%E6%95%99%E5%AD%A6/2012/%E6%95%99%E5%AD%A6/1-cytogn.gif（Complement-dependentcytotoxity）

抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（Antibody-dependentcellularmediatedcytotoxity，ADCC）效应调理吞噬参与免疫病理作用：I、II、III型变态反应参与免疫复合物形成（Immunecomplex）六、抗体的多样性抗体多样性（diversity）是指不同抗体的V区结构多种多样，能针对任何不同的抗原特异结合。SusumuTonegawa发现Ig的基因重排NobelPrize1987利根川进认为，“不敢冒险的人，或者只会考试得分的人，是不适合于搞科研的”，“科学家的最重要的才能是要有怀疑的能力，要有丰富的想象力”。

利根川进(日，S.Tonegawa)：20世纪70年代他进一步阐明了免疫球蛋白的基因结构，证实了其基因的重排和突变是抗体多样性的根据，使免疫球蛋白多样性的遗传控制找到了依据。

抗体的基因结构及重排的发现IgGeneLocationHeavykappalambda人胚系基因中Ig基因片段Ig基因染色体定位VDJCIGH14502369IGK240051IGL2230074V片段（Variablesegment）D（Diversitysegment）J片段（Jioningsegment）重链V区的VDJ重排（Rearrangement）轻链V区的VJ重排重链可变区的VDJ重组轻链基因胚系及重排后结构68Ig基因可变区重排的两个必要条件（1）重组信号序列（recombinationsignalsequences,RSS）:由七聚体、九聚体以及两者间的间隔序列组成

在各基因片段两侧存在（2）重组活化酶(recombinase)

由重组活化基因（RAG）编码有RAG-1和RAG-2两种

RAG出现于B细胞发育早期重排信号序列RSS（recombinationsignalsequence）69VκregionJκregion通过RSS形成茎襻状结构抗体多样性产生的机制

组合引起的多样性：众多的片断的随机组合。

连接引的多样性起:

VDJ连接处的不准确连接和核苷酸插入，即连接处核酸的丢失或加入。

体细胞突变:

发生在抗原刺激后的成熟的B细胞已经重排过的V基因，常见于CDR区，特别是CDR3。主要是点突变。B细胞的V区基因突变进一步增加V区的多样性。体细胞突变可导致抗体亲和力成熟。

72重排造成的多样性1.抗原诱导前（天然发生的）732.连接造成的多样性：即V(D)J重组时接头处的变化，出现N区和P核苷酸的插入V-regionN1

PD-regionN2J-regiontgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg..........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactgg

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caaacctgaacgtattactatggttcggggaccga.......accccc........gactactggtgtgcgaaag.tgcggtatagtgagagttacta........tgactcttggtgtgcgaaag.tgcggtatagtgagagttacta........tgactcttgg74体细胞高突变:成熟B细胞经抗原刺激后发生的序列高频率随机突变，局限于V区，多发生于CDR区，其中RGYW（R＝A/G，Y＝C/T，W＝A/T）基序是突变的一个规律；与Ig亲和力成熟相关。主要是体细胞高突变(somatichypermutation)3.抗原诱导的V区序列的改变抗体分子多样性IGHIGKIGL基因片段的组合

V504030D23J657V×D×J6900300210IgH/Igk(Igl)链的组合6900×（300＋210）≈3.5×106

不准确连接多样性至少增加3000倍核苷酸插入多样性增加100倍可能的组合1011---1012

重排基因的高频突变突变频率是其它基因的100万倍以上（导致抗体的亲和力成熟）76

Ig基因同型排斥（isotype

exclusion）77

Ig基因等位排斥（Al