抗体及其基因细胞发育

抗体及其基因细胞发育第1页，课件共50页，创作于2023年2月ANTIBODY抗体第2页，课件共50页，创作于2023年2月NOBELPRIZESFORANTIBODYRESEARCHIggenerearrangementTonegawa1987MonoclonalAbKoler,Milstein&Jerne1984RadioimmunoassayYalow1977ChemicalstructureofAbEdelman&Poter1972antitoxinEhrlich&Metchnikoff1908SerumtherapyvonBering1901第3页，课件共50页，创作于2023年2月7-1DiscoveryofImmunoglobulinandAntibody

ImmuneseraNormalsera第4页，课件共50页，创作于2023年2月DEFINITION

:Antibody(Ab)Aglobulinwhichisproducedbyplasmacellasaresultoftheintroductionofanantigenandwhichhastheabilitytocombinewiththeantigenthatstimulateditsproduction.Ag1Ab1Ag1-Ab1Ag2Ag2Ag2-Ab2第5页，课件共50页，创作于2023年2月DISTRIBUTIONOFANTIBODY:Antibodymoleculesarefoundinserum,(accountforapproxinmately20%ofthetotalplasmapritein),inextravascular

Fluids（血管外液体）,inexocrinesecretions(外分泌液）,andonthesurfaceofsomelymphocytes.第6页，课件共50页，创作于2023年2月sIgPlasmacellsIgIgsIgOnbindingtheircognateantigens,surfaceIgcaninitiateacascadeofmolecularsignalingeventsthatmayculminateinB-cellactivation,clonalproliferation,andthegenerationofplasmacells.TheimmunoglobulinsthataresecretedfunctionasANTIBODYandbindtothespecificantigens.第7页，课件共50页，创作于2023年2月Figure1ElectrophoreticseparationofserumproteinsTherelationshipbetweenAB&Ig:

allantibodiesareimmunoglobulins,butitisnotcertainthatallimmunoglobulinshaveantibodyfunction.第8页，课件共50页，创作于2023年2月7-2

抗体分子的基本结构BasicStructureofAbMolecules

第9页，课件共50页，创作于2023年2月RodneyPorter1917-1985NobelPrizein1972GeraldEdelman1929--NobelPrizein1972第10页，课件共50页，创作于2023年2月EdelmanHHLLFabFabFabFcPorter第11页，课件共50页，创作于2023年2月VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHingeregionFcCOO–NH3+

1.Afourpolypeptidechainsbasicunitcomposedoftwoidenticallightchainsandtwoidenticalheavychains,heldbydisulfidebonds(二硫键）。2.Y-shapestructure,syemmetric.3.–NH2terminal,-COOHterminal4.varible&constantregions.5.domains:polypeptidechainsfoldedbydisulfidebondsintoglogularregions.VaribleregionConstantregion第12页，课件共50页，创作于2023年2月1.Abasicunitcomposedoftwoidenticallightchainsandtwoidenticalheavychains,heldbydisulfidebonds。2.Y-shapestructure,syemmetric.3.Nterminal,Cterminal4.varible&constantregions.5.domains:polypeptidechainsfoldedbydisulfidebondsintoglogularregions第13页，课件共50页，创作于2023年2月Figure2Thebasicstructureofimmunoglobulins第14页，课件共50页，创作于2023年2月第15页，课件共50页，创作于2023年2月1.Heavy&lightchains1)Heavychain:①composedofabout500a.a,oligosaccharide(+)②Class:heavychain,,,,.immunoglobulin(Ig)IgA,IgG,IgMIgD,IgE2)lightchain:①composedofabout214a.a,oligosaccharide(-)②type:,第16页，课件共50页，创作于2023年2月抗原AbCDRepitopeAbAg第17页，课件共50页，创作于2023年2月Allotypicmarker第18页，课件共50页，创作于2023年2月胃蛋白酶(木瓜蛋白酶)FcpFcF(ab´)2Fab

papain:-NH2terminalsideofinterchaindisulfidebondsinhingeregionFab(Ag-bindingFragment)Fc(crystallizableFragment):complementfixation5.EnzymaticallygeneratedAbfragmentspapainpepsinpepsin(Fab’)2pFc(peptidesofFc)第19页，课件共50页，创作于2023年2月6.joiningchain&secretorypiece(1)chemicalnature:polypeptidechainsecretedbyplasmacellJCHAIN

IgAdimer(2)presence:polymericIgssuchasIgM(pentamer),sIgA(dimer).IgM1)joiningchainSecretorypieceJoiningchain第20页，课件共50页，创作于2023年2月JSCIgAdimer2)SecretoryPiece(SC)(1)chemicalnature:Polypeptide(70kD)(2)derivation:synthesizedbynonmotibleepithelialcellsnearthemucosmembranewheresecretionsoccurs.(3)function:i.enablingIgAtobetransportedacrossmucosaltissuesintosecretions.ii.protectingsIgAfrombeingproteolyticattack.

chain第21页，课件共50页，创作于2023年2月

FcRantibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity()抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用TargetcellAbEffectorcellTargetcellAformofnonspecificcytotoxiccell-mediatedreactioninwhichanEffectorkillsanantibody-coated

targetcell,presumablybyrecognitionoftheFcregionofthecell-boundantibodythroughanFcreceptorpresentontheeffectorcell(e.g.,NKcells,neutrophils,Macrophages).ADCC第22页，课件共50页，创作于2023年2月7-4Properties&BiologicalActivitiesofFiveClassesofImmunoglobulinsJ链

JchainSCIgMIgGsIgA第23页，课件共50页，创作于2023年2月IgG1.第24页，课件共50页，创作于2023年2月IgG1IgG4IgG3IgG2FourSubclassesofHumanIgG

GeneralstructureofthefoursubclassesofhumanIgG,whichdifferinthenumberandarrangementoftheinterchaindisulfidebondslinkingtheheavychains.AnotablefeatureofhumanIgG3isits11interchaindisulfidebonds.第25页，课件共50页，创作于2023年2月2.PropertiesIgGisthemajorIginserum-75%ofserumIgisIgGThelongesthalflife(t½=23days)IgGisthemajorIginextravascularspacesd)Placentaltransfere)Fixationcomplement-Notallsubclassesfixequallywell;IgG4doesnotfixcomplementf)Bindingtocells–Macrophages,monocytes,.-Opsonization.NKcell,Macrophages---mediatingADCCSPA—CoagglutinationTestIgG第26页，课件共50页，创作于2023年2月IgG3.BiologicalActivities①majorantibodyagainstinfections

anti-bacterialeffectanti-viraleffectanti-toxiceffect

OpsonizationMediatingADCCFixationcomplementNeutralizingvirus&toxin②mediatinghypersensitivityII,III③mediatingautoimmunity第27页，课件共50页，创作于2023年2月IgGmoleculeopsonizationNK靶细胞MediatingADCC第28页，课件共50页，创作于2023年2月1.structure&presenceSecretedIgM(sIgM):pentamerMembrane-boundIgM(mIgM):monomerJ链

IgaIgbIgaIgbIgM第29页，课件共50页，创作于2023年2月第30页，课件共50页，创作于2023年2月2.Propertiesthe3rdhighestserumIgthefirstIgmadebyfetusandBcellsintravascularIgd)Fixationcomplement–classicalpathwaye)thelargestsizeofmoleculef)agglutinatingmicrobese)Bindingtocells–

Macrophages,monocytes,.-Opsonization.NKcell,Macrophages---mediatingADCC

IgMJ链

第31页，课件共50页，创作于2023年2月IgM3.BiologicalActivities①pioneerantibodyagainstinfections

thestrongestanti-bacterialeffect

(500~1000×IgG)anti-viraleffectanti-toxiceffectOpsonization(thestrongest)FixationcomplementNeutralizingvirus&toxinAgglutinatingmicrobesMediatingADCC②mediatinghypersensitivityII,III③mediatingautoimmunity第32页，课件共50页，创作于2023年2月IgA第33页，课件共50页，创作于2023年2月

IgAdimer2.properties:1)the2ndmostcommonIg

(serumIgA)2)themajorIginsecretions.(secretoryIgA,sIgA.5-15g/d)

Saliva,tears,breastmilk,nasalmucussecretions,bronchialsecretions,vaginalsecretions,prostaticfluid,mucoussecretionsofsmallintestine.SCJchainIgA3)sIgA:transferredtothenewbornthroughcolostrum(初乳）第34页，课件共50页，创作于2023年2月sIgA3.BiologicalActivities①theimportantantibodyagainstmucosalinfections

Preventingattachmentofpathogenstomucosalcells.Neutralizingvirus&toxin

Salmonella,VibrioCholerae,NeisseriaGonorrhoeae

Reovirus.Pilio,influenzaanti-bacterialeffectanti-viraleffectanti-toxiceffect第35页，课件共50页，创作于2023年2月IgE第36页，课件共50页，创作于2023年2月StructureofIgEmoleculeIgE2.properties1)theleastcommonIg2)bindstobasophils&mastcells(FcR)CytophilicAb:IgEbindsverytightlytoFcrecrptersonBasophils&mastcellsevenbeforeinteractingwithAg.3)notfixcomplement第37页，课件共50页，创作于2023年2月IgE3.BiologicalActivities①involvedinallergicreactions(hypersensitivityI)

Bindingtobasophils&mastcellsResultinginthereleaseofvariouspharmaco-logicalmediatorsEosinophilshaveFcRforIgE,bindingofEosinophils,toIgE-coatedhelminths(蠕虫）resultsinkillingoftheparasite.②anti-parasiticinfections第38页，课件共50页，创作于2023年2月

structureofIgDmoleculeIgD1.structure:monomer2.presence:a..onthesurfaceofmatureBcellservingasBCR(maturemarkerofBcell)b..inserum(uncertainAbactivity)IgD第39页，课件共50页，创作于2023年2月表7-1人抗体分子的特性抗体类别IgGIgAIgMIgDIgE重链类别gamde重链亚类g1,g2,g3,g4a1,a2轻链类别k和

lk和

lk和

lk和

lk和

l分子式g2l2

或g2k2a2l2或(a2l2)5SCJa2k2或(a2k2)5SCJ(m2l2)5J或(m2k2)5Jd2l2

或d2k2e2l2

或e2k2分子量（kDa）150160或400900180190固定补体能力+0++++00血清浓度(mg/100ml)100020012030.05血清半衰期(天)236532穿过胎盘＋0000肥大细胞和嗜碱性细胞脱颗粒？000++++裂解细菌能力+++++??抗病毒能力+++++??第40页，课件共50页，创作于2023年2月auniqueangenicdeterminantpresentonhomogeneousAb.TheidiotypeappearstorepresenttheantigenicityoftheAg-bindingsiteofanAbandisthereforelocatedintheVregionIdiotype:第41页，课件共50页，创作于2023年2月GODGenerationofDiversity7-5IgandTCRGeneRearrangement第42页，课件共50页，创作于2023年2月SusumuTonegamaNobelPrize1987第43页，课件共50页，创作于2023年2月mRNARNA转录本

蛋白质多肽链基因1基因2基因3基因4

染色体DNA外显子1内含子外显子2外显子4外显子3内含子内含子

完整基因基因的结构、转录与翻译第44页，课件共50页，创作于2023年2月VVVVVVVVJJJJJK

着丝粒

VVVV

VVVPREB1VVJ1L1J2L2J3L3J4L4J5L5J6L6J7L7IGLL1IGLL2IGLL3免疫球蛋白

基因结构VVDDDDVVDDDDJJJJMDG3G1EP1A1GPG2G4E1A295个IGHV23个IGHD9个IGHD9个IGHJ11个IGHC900kb240Kb22Kb35Kb300KbIGH（位于染色体14q32）

IGK（位于染色体2p12-p11）

>1.85Mb0.85Mb多于90个IGKV5个IGKJ

IGKC11个IGKVorphonsIGL（位于染色体22q11）

60个IGLV

800Kb14Kb60Kb670Kb30Kb150Kb7个IGLJ与

7个IGLC交替排列3个IGLL基因座第45页，课件共50页，创作于2023年2月IGH基因群包括95个V（50个是功能基因）、32个D、6个J以及以及9个C基因片段。其中23个D片段位于V片段之间。IGHC基因按照如下顺序排列：IGHM、IGHD、IGHG3、IGHG1、IGHA1、IGHG2、IGHG4、IGHE、IGHA2。IGL基因组包括60个V（30个是功能基因，20个为假基因）、7个J基因片段和7个C区基因（3个假基因）。人IGK基因群包括70个V（约半数为假基因）、5个J基因片段和1个C区基因。表7-2人Ig基因片段*

基因片段Ig基因VDJCIGH95（50）239（6）11（9）IGK90（60）051IGL60（30）077（4）*：表中显示各基因片段的总数，括号中为除假基因以及无效基因之外

的功能基因片段数。第46页，课件共50页，创作于2023年2月IGHIGKIGLVDJ基因片段的组合VDJVxDxJ501263600605300307210IGH/IGK(IGL)3600x(300+210)=1.6x106ImpreciseJoining多样性至少增加100倍NucleotideAddition多样性增加2000倍PotentialVariation1010-1011Somatichypermutation突变频率是其它基因的百万倍以上。使抗体对抗原的亲和力增加100-1000倍。第47页，课件共50页，创作于2023年2月V3VnJ1J2J3J4V1V2CJ5前B细胞DNAV1V2V3VnJ3J1J2J4CJ5基因重排V1V2J4CJ5成熟B细胞DNAJ5CRNA剪切V2J4初级转录本V1V2J4CJ5J4V2CmRNA

VLCL抗体VLCL抗体第48页，课件共50页，创作于2023年2月1.胚系基因V1

V2