第四章-免疫球蛋白(双语)课件

第四章免疫球蛋白

(Section4Immunoglobulin)Antibody(Ab)Definition:Glycoproteinmoleculeswhicharesecretedbyplasmacellsinresponsetoparticularimmunogens,mainlyexistintheserumorotherkindsofbodyfluidsandfunctionasacardinalkindofimmuneeffectors.抗体（antibody，Ab）是介导体液免疫的重要效应分子，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，主要存在于血清等体液中，通过与相应抗原特异性结合，发挥体液免疫功能。Immunoglobulin(Ig)Definition:GlobulinsproducedbyBlymphocyteswhicheitherfunctionasantibodiesorhavethesimilarchemicalstructureswithantibodies.Igshavetwocategories:secretedIg(sIg)andmembraneIg(mIg).sIgmainlyexistinbodyfluids(antibodies),mIgexistonthesurfaceofBlymphocytes(BCRs).具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，称为免疫球蛋白。可分为分泌型（secretedIg，sIg）和膜型（membraneIg，mIg）。前者主要存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能；后者构成B细胞膜上的抗原受体。免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）BasicmolecularstructureofIg

“Y”shapeThefour-chainbasicunit:2Heavychains&2Lightchains,heldtogetherbycovalentinterchaindisulfidebondstoformabilaterallysymmetricalstructure.一、免疫球蛋白的基本结构：Y型结构由两条相同的重链及两条相同的轻链以-S-S-相连的四肽链结构。50～75kDa，450-550个氨基酸残基组成。将Ig分为五类。H：

Ig:IgA

IgG

IgM

IgD

IgE

重链（heavychain，H链）同一类Ig，据其铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置不同，将其分为不同的亚类。

轻链（lightchain，L链）25kDa，214个氨基酸残基组成。分链和链两种，据此将Ig分为型和型。型有1、2、3、4四个亚型。每个Ig两条L链的型别总是相同的。两型L链的功能无差异。不同种属生物体内两型L链的比例不同（人：＝2：1）ClassesandtypesofIgclassesofHchainclassesofIgIgGIgAIgMIgDIgEsubclasses1,2,3,41,21,2typesofLchainκλtypesofIgκλsubtypes1,2,3,4VariableRegionandconstantregion(1)VariableregionintheN-terminaldomainvarywidely¼Hchain(VH)½Lchain(VL)

(2)ConstantregionintheC-terminaldomainrelativelyconstant¾Hchain(CH)½Lchain(CL)可变区和恒定区Ig轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域，称为可变区（variableregion，V区），分别占轻链的1/2和重链的1/4。分VL和VH。靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域，称为恒定区（constantregion，C区），分别占轻链的1/2和重链的3/4。分CL和CH。frameworkregions(relativelyinvariant)hypervariableregions(extremelyvariant)VariableregionHVRDefinition:MostofthesequencedifferencesamongdifferentIgsareconfinedtothreeshortstretchesintheVregionsofeveryheavyandlightchains,wheretheaminoacidsequencesareextremelyvariant.Thesestretchesarecalledthehypervariableregions(HVR).HVR1,HVR2andHVR3.CDRDefinition:AntigenbindingismediatedbynoncovalentinteractionsthatprimarilyinvolvetheaminoacidsinHVRsofeachchain;hence,thesequencesoftheseregionsaretheprimarydeterminantsofantigenbindingspecificity.SoHVRsarealsocalledcomplementarity-determiningregions(CDRs).CDR1,CDR2,CDR3.高变区（互补决定区）VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（hypervariableregion，HVR）或互补决定区（complementaritydeterminingregion，CDR），分别用HVR1（CDR1）、HVR2（CDR2）和HVR3（CDR3）表示，共同组成Ig的抗原结合部位，决定着抗体的特异性，负责识别及结合抗原，从而发挥免疫效应。结构域(domain)L:VLCLH:VHCH1CH2CH3

CH4Ig折叠(Igfold)Ig的二级结构是由几股多肽链折叠形成的两个反向平行的片层，两个片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，可稳定结构域，形成一个“桶状”结构。这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠。具有这类独特折叠结构的分子统称为免疫球蛋白超家族。HingeRegionLocation:betweentheCH1andCH2domainsoftheHchains.Composition:manyprolineresidues.Functions:permitsflexibilitybetweenthetwoarmsofIgandallowsthetwoarmstoopenandclosetoaccommodatebindingtotwoepitopes.canbecleavedbyproteases.位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，有利于结合抗原，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，产生不同的水解片段。铰链区J链(joiningchain)：由浆细胞合成的富含半胱氨酸的多肽链，主要功能是将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体。分泌片(secretory

piece,SP)：由粘膜上皮细胞合成和分泌的一种含糖的肽链，是分泌型IgA（SIgA）分子上的一个辅助成分，具有保护SIgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用，并介导IgA的转运。二、免疫球蛋白的其他成分三、免疫球蛋白的水解片段

(enzymaticdigestionproductsofIg)木瓜蛋白酶水解片段

胃蛋白酶水解片段papainpepsinEnzymaticdigestionlocationontheN-terminalsideoftheinter-heavy-chaindisulfidesontheC-terminalsideoftheinter-heavy-chaindisulfidesEnzymaticdigestionproductsofIgs2FabsanentireLchainalongwiththeVHandCH1domainsofoneHchainmonovalentantigen-bindingactivityF(ab)’2≈twodisulfidelinked

Fabs

bivalentantigen-bindingactivityFctheC-terminalportionsofbothHchainsheldtogetherbydisulfidescrystallizablecanberecognizedbyFcreceptorsonmanytypesofcellsdeterminemanyIg’ssecondaryactivitiespFc’isextensivelydegradedusuallydoesn’tsurviveasanintactfragment木瓜蛋白酶水解片段水解部位在铰链区二硫键连接的两条H链的近N端裂解为两个完全相同的抗原结合片段（fragmentofantigenbinding，Fab）和一个可结晶片段（fragmentcrystallizable，Fc）Fab（L链+H链的VH和CH1）：可与Ag结合，为单价，但不发生凝集反应或沉淀反应。Fc（两条H链的CH2和CH3）：无抗原结合活性，是Ig与效应分子或细胞相互作用的部位。

胃蛋白酶水解片段水解部位在铰链区二硫键连接的两条H链的近C端裂解为F(ab’)2和pFc’F(ab’)2（两个Fab和铰链区）：可与Ag结合，为双价，可发生凝集反应和沉淀反应。pFc’：无生物学作用。第二节免疫球蛋白的异质性

(Chapter2HeterogeneityofIg)外源因素所致的异质性----Ig的多样性内源因素所致的异质性----Ig的血清型Ig既可与相应的抗原发生特异性的结合，其本身又可激发机体产生特异性免疫应答。Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种异型和独特型。

同种型(Isotype)存在于同种抗体分子中的抗原表位称为同种型，是同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志，存在于Ig的C区。

同种异型(allotype)同一种属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，称为同种异型，为个体型标志，主要存在于Ig的C区。独特型(idiotype)

同一种属、同一个体来源的抗体分子，其免疫原性也不尽相同，称为独特型，是每个Ig分子所特有的抗原特异性标志，存在于Ig的V区。第三节免疫球蛋白的功能

(BiologicalActivitiesofIg)

ActivitiesofvariableregionsSpecificallyrecognizeandbindantigensmIg(BCR):recognizeantigenssIg(antibody):

Invivo:neutralizetoxinsofmicroorganismsandinactivetheirharmfuleffects;produceresistancetoinfectionbyopsonizing(coating)organisms;bindtovirusesandreducetheirabilitytoinvadehostcells;

Invitro:immunologicaldiagnosis.一、IgV区的功能识别并特异性结合抗原分泌型Ig：与抗原结合后，在体内，具有中和毒素、阻断病原入侵、清除病原微生物等免疫防御功能；在体外，有利于抗原或抗体的检测和功能的判断。膜型Ig：BCR，特异性识别抗原分子。ComplementfixationBindingtoFcreceptors:Opsonization,ADCC,InvolvementinTypeⅠhypersensitivityCrossingtheplacentalbarrierandmucosalActivitiesofconstantregions（一）激活补体（二）结合Fc段受体1、调理作用2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用3、介导Ⅰ型超敏反应（三）穿过胎盘和黏膜二、IgC区的功能ComplementfixationAntigen-boundIgMandIgG(IgG1,IgG2andIgG3)caninitiatetheclassicalpathwayofcomplementactivationviatheirCH3orCH2domain.PolymersofIgG4,IgAandIgEcaninitiatethealternativepathwayofcomplementactivation.

激活补体

IgG1、IgG2、IgG3和IgM与相应抗原结合后，可因构型改变而使其CH2和CH3结构域内的补体结合点暴露，从而通过经典途径激活补体系统，产生多种效应功能。IgG4、IgA和IgE形成聚合物后可通过旁路途径激活补体系统。OpsonizationAfterbindingtoepitopesonmicroorganismsviaitsFabregions,IgGcanbindtophagocytes(macrophagesandneutrophil)whichexpressingFcγRs,andthenenhancephagocytosisofantibody-coatedantigens.指抗体如IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。调理作用ADCC

（antibody-dependentcell-mediated

cytotoxicity）NKcellsrecognizeandkillantibody(IgG)-coatedtargetcellsbytheirFcγRⅢ.指具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别包被于靶抗原（如细菌或肿瘤细胞）上抗体的Fc段，直接杀伤靶细胞。

抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity，ADCC）InvolvementinTypeⅠhypersensitivityIgEwhichareproducedinresponsetoanAgbindtoFcεRⅠonmastcellsandbasophils.Whenthesecell-associatedIgEsarecross-linkedbytheAg,thecellsareactivatedtoreleaseavarietyofmediators,andtheninduceTypeⅠhypersensitivity.介导型超敏反应IgE为亲细胞抗体，可通过其Fc段与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的高亲和力IgEFc受体（FcεRⅠ）结合，并使其致敏，若相同变应原再次进入机体与致敏靶细胞表面特异性IgE结合，可促使这些细胞合成和释放生物活性物质，引起Ⅰ型超敏反应。CrossingtheplacentalbarrierandmucosalIgGistheonlyclassofIgthatcancrosstheplacentainhumansviaCH2,anditisresponsibleforprotectionofthenewbornduringthefirstmonthsoflife.SIgA(withsecretorycomponent)穿过胎盘和黏膜IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白，借助胎盘母体一侧的滋养层细胞表达的一种IgG输送蛋白（称为新生Fc段受体）转移到滋养层细胞内，并主动进入胎儿血循环中，是一种重要的自然被动免疫机制，对于新生儿抗感染具有重要意义。SIgA可通过呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。第四节各类免疫球蛋白的特性与功能

(Chapter4BiologicalPropertiesandFunctionsofIgClasses)MajorserumIg;Itisthemostabundantantibodyproducedduringsecondaryhumoralimmuneresponseintheblood;IgGistheonlyclassofIgthatcancrosstheplacentainhumans;Functions:complementfixation,opsonization,ADCC;BindingtoSPAviaFcforimmunologicaldiagnosis;SomeautoimmuneantibodiesareIgGs.InvolvementintypeⅡandtypeⅢhypersensitivity.IgG

是血清和胞外液中含量最高的Ig，约占血清总Ig的75%-80%；

是再次免疫应答产生的主要抗体，其亲和力高，分布广泛，是机体抗感染的“主力军”；是唯一能通过胎盘的Ig，在新生儿抗感染免疫中起重要作用；可发挥激活补体、调理作用、ADCC作用等；可与葡萄球菌蛋白A结合，用于免疫诊断；某些自身抗体以及引起Ⅱ、Ⅲ型超敏反应的抗体也属于IgG。IgGTwoforms:mIgMandserumIgM;mIgM:monomer,themostcommonIgexpressedonthesurfacesofBcells,particularlynaiveBlymphocytes;SerumIgM(macroglobulin):usuallyasaJ-chain-containingpentamer,mostmolecularweightofIgs;themostefficientantigen-bindingandcomplement-fixingIg;FirstIgproducedoffetus;predominatesintheearlyprimaryimmuneresponses;AntibodiestoABOinserumareIgMs.IgM膜型：单体，是BCR的主要成分，只表达mIgM

是未成熟B细胞的标志；分泌型：主要存在于血液中，五聚体，是分子量最大的Ig，称为巨球蛋白；具有很强的抗原结合能力，抗原结合价为5

价；激活补体的能力强于IgG；天然的血型抗体为IgM；是个体发育过程中最早合成和分泌的抗体，脐带血IgM升高提示胎儿有宫内感染；是初次免疫应答中最早出现的抗体，是机体抗感染的“先头部队”，可用于感染的早期诊断。IgMTwoforms:serumIgAandsecretory

IgA;SerumIgA:monomers

Secretory

IgA(SIgA):dimers(withJchainsandsecretorypiece);SIgAisthemajorIgproducedbyBcellsinMALTandthemostabundantAbclassfoundinsecretions.IgA血清型：单体；分泌型：二聚体，