d第四章免疫球蛋白

第四章免疫球蛋白

免疫学教研室武延雋2012（3-5）概述1、免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白。可分为分泌型和膜型，前者存在血清中，后者构成B细胞膜上的抗原识别受体。2、抗体（antibody,Ab)是B细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞，由桨细胞产生的一种糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。抗体是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都是抗体。第一节

免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构（一）四肽链结构(重链和轻链)所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。1、重链（heavychainH）（每条的分子量约50-75KD，由450-550氨基酸残基组成），根据其重链稳定区的分子结构和抗原特异性的不同，其重链分别用γ链、α链、μ链、δ链、ε链，其对应的为：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE等五类免疫球蛋白，每一类免疫球蛋白又根据链间和链内二硫键的数目和位置不同分成不同的亚类，如IgG1~IgG4；IgA可分为IgA1和IgA2，IgM为IgM1、IgM2；IgD、IgE未发现有亚类。2、轻链（lightchainL）（每条分子量约25KD，由214-220个氨基酸组成）轻链可分为两种链：κ（kappa）链、λ（lambda）链，据此将Ig分为κ型和λ型。一个天然Ig分子上的两条轻链总是相同的，同一个体内不同Ig分子上的轻链是可以不同的。κ：λ=2：1；根据λ链恒定区个别氨基酸的差异，又分为λ1、λ2、λ3和λ4四个亚型。二硫键联接两条重链与两条轻链成一个单体Ig分子。每条重链和轻链又分为氨基端（N）和羧基端（C）。FabFcVHCH1CH2CH3VLCLHeavyChains(fivetypes:

LightChains(twotypes:

and

FabfragmentFcfragmentConstantregionsvariableregionsDisulfidelinkages（二）可变区与恒定区:1、可变区（variableregionV）

H链N端1/4~1/5的部位和L链N端1/2的部位氨基酸排列顺序可有很大的变化，称为可变区，分别为：VH、VL、。

高变区（HVR）VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化，这些区域又称为高变区。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补决定区（CDR），该区与抗原物质的表位结合,在CDR之外的叫骨架区（frameworkregionFR）有FR1、FR2、FR3、FR4四个骨架区超变区（HVR）轻链(VL的三个高变区)CDR1（28-35）CDR2（49-56）CDR3（91-98）重链

(VH的三个高变区)CDR1（29-31）CDR2（49-58）CDR3（95-102）框架区（FR每条链有4区）

高变区FR2FR1FR2FR3FR4FR1FR3FR42、恒定区（constantregionC区）重链和轻链的C区分别称为CH和CL，不同类Ig的重链恒定区（CH）长度不一，分为CH1CH2CH3（CH4），轻链有一个恒定区（CL），同一种属动物中，同一类别Ig分子C区氨基酸的组成和排列顺序比较恒定。(三)铰链区（hingeregion）位于CH1与CH2之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解，称作铰链区。IgM与IgE无铰链区（四）结构域（功能区domain）免疫球蛋白分子中，L链和H链都可折叠形成数个球形结构叫结构域，每个结构域有一定的功能又叫功能区，每个结构域的功能不同，但结构相似，约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似性或同源性，二级结构是反向平行的β片层，两个β片层中心有一个链内二硫键垂直连接，形成一个β桶状或β三明治，此叫免疫球蛋白折叠（Igfolding）。有β桶状结构的分子统称为免疫球蛋白超家族。免疫球蛋白分子中，L链有两个结构域（VL、CL）；IgA、IgG、IgD的H链有四个结构域（VH、CH1、CH2、CH3）；IgM和IgE有五个结构域（多一个CH4）功能区的作用有：①VH和VL是结合抗原的部位；②CH和CL上具有部分同种异型的遗传标；③IgG的CH2和IgM的CH3具有补体C1q结合位点，可启动补体活化经典途径；④IgG可通过胎盘⑤IgG的CH3可结合细胞表面的FcR⑥IgE的CH2和CH3可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgEFc受体结合。二、其他成分1、J链:J链是一条多肽链，富含半胱氨 酸,由浆细胞合成。2、分泌片:由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面。对分泌型IgA具有保护作用

三、免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶水解IgG：得到两个相同的Fab段和一个Fc段。胃蛋白酶裂解IgG：得到一个具有双价活性的F（ab’）2段和若干个小分子多肽碎片（pFc’）木瓜蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab´)2Fab

抗体分子的酶切片段第二节免疫球蛋白的异质性一、免疫球蛋白的类型1、类（class）在同一中属的所有个体内Ig重链C区所含抗原表位不同，据此将重链分为γαμδε五种，对应的Ig为IgGIgAIgMIgD和IgE五类。2、亚类（subclass）同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键数目和位置不同依此将Ig分为亚类。IgG1-4个亚类，IgA1-2个亚类IgM1-2个亚类,IgD和IgE无亚类。3、型（type）Ig轻链C区所含抗原表位不同分为κ链和λ链，对应的κ型和λ型。4、亚型（subtype）同一型的免疫球蛋白，轻链C区N端氨基酸排列的差异分为亚型，λ链有4个亚型（λ1、λ2、λ3、λ4）κ型现无亚型二、免疫球蛋白的多样性（外源因素）：自然界中抗原物质的多样性是构成抗体的多样性的主要因素，是免疫球蛋白多样性的物质基础。三、免疫球蛋白的血清型（内源因素）：根据免疫球蛋白分子中所含抗原表位的不同，将免疫球蛋白分为三种血清型1、同种型（isotype）2、同种异性（allotype）3、独特性（idiotype）

同种型（isotype)是指同一种属所有正常个体Ig分子共同具有的抗原特异性标志，为种属型标志，同种型决定簇主要存在于Ig恒定（C区）区内分类：根据CH上同种型决定簇的不同，将Ig分为IgG、IgM、IgA、IgD、IgE五类亚类：IgG:G1、G2、G3、G4IgA:A1、A2IgM:IgM1和IgM2分型：根据CL上同种型决定簇的不同：

和型亚型：1、2、3、4FabFcVHCH1CH2CH3VLCL同种型（isotype）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，为个体性标志，存在于Ig的C区。(个体遗传标记)。IgG

链的同种异型标志是Gm因子，已发现Gm1-Gm30.IgA链的同种异型标志是Am因子，有A2M1和A2M2两种。链的同种异型标志称为km因子，有km1、km2、km3、独特型（idiotype)同一个体的不同B细胞系产生的免疫球蛋白V区具有不同的免疫原性，叫独特型，构成抗体的特异性独特标志的叫独特位（独特型抗原决定簇）。（存在于V区的高变区）,有5-6个独特位独特型抗原决定簇、Ig的超变区和抗原结合部位立足于同一物质结构。是同一物质在不同情况下的不同名字独特型抗原决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体（抗抗体），构成独特性网络，参与免疫调节。第三节免疫球蛋白的功能

1、识别和特异性的结合抗原（是V区特别是CDR的空间构型所决定）Ig单体可结合两个抗原表位，为双价抗体。（1）B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体（BCR）（2）抗细菌感染（结合细菌）（3）中和病毒，中和外毒素（结合病毒和外毒素）2、激活补体IgM，IgG1~33、调理作用、4、ADCC作用、5、介导Ⅰ型超敏反应

6、穿过胎盘7、在黏膜局部起抗感染作用BACKBACK1、IgG于出生后3个月开始合成，3-5岁得到成人水平。2、IgG多为单体，半衰期约为23天，占血清免疫球蛋白总量的75%～80%3、IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体4、单体形式存在于血清和其它体液中，结构式为：（22或22）一、IgG第四节

五类免疫球蛋白的特性与功能5、穿过胎盘介导新生儿抗感染免疫6、结合巨噬细胞、中性粒细胞的FCR结合，起免疫调理作用7、与NK细胞表面的FCR结合，发挥ADCC效应8、与金黄色葡萄球菌A蛋白（SPA）结合，可以纯化抗体，也可以用于免疫诊断9、抗感染的主要抗体。抗菌抗体、抗病毒抗体（中和抗体）、抗毒素抗体ImmunoglobulinG(IgG)FabFcVHCH1CH2CH3VLCL二、IgM1五聚体形式存在于血液中，5-10%，mg/ml,结构式为（22）5－J或（22）5－J2分子量最大，不能穿过血管壁和胎盘3个体发育中合成最早的Ig，脐带血中IgM增多，提示可能存在宫内感染4机体感染后最早出现的Ig是IgM,半衰期短。5天然的血型抗体、类风湿因子是IgM。6B细胞表面的抗原受体为IgM单体7结合和激活补体的能力最强，是5-8价抗体8调理吞噬和凝集作用比IgG强ImmunoglobulinM(IgM)J-Chain

三、IgA1、分为两种类型：

血清型IgA：单体存在于血清中，10-15%，结构式为（22）或（22）。分泌型IgA（SIgA):含J链和分泌片的二聚体组成，存在于胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。2、结构式为：（22）2—J－SP或（22）2－J－SP。3、SIgA是参与粘膜局部免疫的主要抗体4、中和毒素、调理吞噬5、生后4-6个月开始产生，4-12岁达成人水平。6、不能激活补体的经典途径。可激活替代途径7、不能通过胎盘ImmunoglobulinA(IgA)Monomeric-SerumIgA15-20%ofserumimmunoglobulins2Heavyand2Light2Subclasses(IgA1andIgA2)FoundinserumSecretoryImmunoglobulinA(sIgA)4heavychainsand4lightchains(dimeric)J-ChainandsecretorycomponentThemajorimmunoglobulinofsecretionsNotfoundinserumSecretoryComponentJ-Chain四、IgE1种系进化中最晚出现的Ig，也是血清中含量最低的Ig2单体形式存在，结构式为：22或223结合肥大细胞和嗜碱性性粒细胞，参与I型超敏反应的发生4结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫ImmunoglobulinE(IgE)2Heavyand2LightchainsMol.Wt.~190,000TraceserumproteinNoteCH4regiononHchainAssociatedwithatopicoranaphylactichypersensitivityMayplayroleinimmunitytohelminthicparasitesCH4五、IgD1、单体形式存在血