第三章 山东师范大学-B细胞和抗体

第三章B细胞和抗体山东师范大学生命科学院

杨桂文正常人血清电流泳分离图免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）是指具有抗体活性的或化学结构与抗体相似的球蛋白。抗体（antibody,Ab）是机体免疫细胞被抗原激活后，由分化成熟的终未B细胞——浆细胞合成分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。免疫球蛋白可以看作是化学结构上的概念，而抗体则是生物学功能上的概念。第一节免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的基本结构免疫球蛋白分子是由两条相同的重链（heavychain，H链）和两条相同的轻链（lightchain，L链）通过链间二硫键连接而成的四肽链结构。位于上端的两个臂由易弯曲的铰链区（hingeregion）连接到主干上形成一个“Y”形分子，称为Ig分子的单体，是构成免疫球蛋白分子的基本单位。免疫球蛋白的基本结构

1.重链（heavychain，H链）

IgG重链相对分子质量较大,约为50KD，由440个氨基酸残基组成。其中近氨基端（N端）1/4区域因氨基酸组成及排列顺序多变，称为重链可变区（variableregionofheavychain，VH区）；该区内第29～31、49～58、95～102位置上的氨基酸具有更大的变异性，所以将这些部位称为超变区（hypervariableregion，HV区）。在重链可变区中非HV区部位的氨基酸组成和排列顺序相对恒定保守，称为骨架区（frameworkregion）。重链剩余3/4区域因氨基酸组成和排列顺序相对恒定保守，称重链恒定区（constantregionofheavychain，CH区）。2.轻链轻链（lightchain,L链）相对分子质量较小，约25KD，由214个氨基酸组成。其中近氨基端1/2区域因氨基酸组成及排列顺序多变，称为轻链可变区（variableregionoflightchain,VL区）；该区内第28～34、49～56、91～98位置上的氨基酸具有更大变异性，故将这些部位称为超变区。轻链剩余1/2区域因氨基酸级成及排列顺充相对稳定，故称轻链恒定区（constantregionoflightchain,CL区）。Ig重链恒定区由于氨基酸的组成和排列顺序的差异，故其抗原性也不相同。据此，可将Ig分为五类，或称为免疫球蛋白的同种型（isotype），即IgM、IgD、IgG、IgA和IgE，其相应的重链分别为μ链、δ链、γ链、α链和ε链。

根据L链抗原性的不同，可分为两型，即κ(kappa)型和λ(lambda)型。一个天然Ig分子上两条L链的型别总是相同的。五类Ig中每类Ig都可以有κ链或λ链，两型轻链的功能无差异。二、免疫球蛋白的功能区三、免疫球蛋白的水解片段第二节免疫球蛋白的血清型一、同种型同种型（isotype）是指同一种属所有正常个体免疫球蛋白（Ig）分子共同具有的抗原特异性标志。根据免疫球蛋白重链恒定区（CH区）肽链抗原特异性的不同，可将人免疫球蛋白分为五类：IgG、IgA、IgM、IgD、IgE（）（）（）（）（）同一类免疫球蛋白，因其重链恒定区内肽链抗原特异性仍有某些差异，所以又可将它们分为若干亚类：IgG：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4IgA：IgA1、IgA2IgM：IgM1、IgM2IgD:IgE:根据免疫球蛋白轻链恒定区肽链抗原特异性的不同，可分为、两型。

每个Ig分子中的两条轻链都是相同的，在一个Ig单体分子上不可能同时出现、型两种轻链。二、同种异型同种异型（allotype）是指同一种属不同个体所产生的同一类型Ig由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸不同（即遗传标志不同）而表现的抗原性差异。三、独特型独特型（idotype）是指不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区和T、B细胞表面抗原（识别）受体V区所具有的抗原特异性标志。第三节免疫球蛋白的基因及其表达一、免疫球蛋白的基因库人类免疫球蛋白的基因库组成及定位14号染色体2号染色体22号染色体二、轻链（

）基因的重组与表达轻链（

）基因的重组与表达Ig重链基因的重组与表达二、重链基因的重组与表达三、抗体多样性的产生等位排斥（allelicexclusion）是指B细胞中位于一对染色体上的轻链或重链基因，其中只有一条染色体上的基因得到表达，这样对遗传上是杂合子的个体来说，也同样保证了一个B细胞只表达一种轻链和一种重链，也即只表达一种特异抗原受体。同种型排斥（isotypeexclusion）是指两种轻链之间的排斥，轻链有κ链和λ链，但一个BCR和Ig分子只能表达其中的一种，或是κ链，或是λ链。抗体基因表达的特点第四节B细胞对抗原的识别与激活一、TD抗原对B细胞的激活B细胞活化的双信号二、TI抗原对B细胞的激活三、类别转换在抗体应答过程中，抗原激活B细胞后，膜上表达和分泌的Ig类别会从IgM转换成IgG、IgA、IgE等其他类别或亚类的Ig，这种现象就称为类别转换（classswitch）或同种型转换（isotypeswitch）。既然抗体的特异性是由其可变区决定，那么大自然为什么还要允许B细胞转换它们产生的抗体类型？四、体细胞高突变

通常，在人体细胞中，DNA整体突变率是相当低的，在每个DNA复制周期中，每1亿个碱基中大约仅有一个会发生突变。然而，在B细胞染色体V、D、J基因片段区域会发生相当高的突变，大约每1千个碱基就有一个发变突变，是正常突变的发生变的百万倍以上。我们称这种突变为“体细胞高突变”，发生于V、D、J基因片段选择重排后，通常是在类型转换后发。高突变导致什么样的结果？五、抗体产生的一般规律个体发育中Ig产生的规律初次免疫应答和再次免疫应答的规律初次免疫应答与再次免疫应答的特性比较再次应答的机制：再次应答的潜伏期之所以缩短是因为：Ａ．记忆细胞的数量远远大于初始细胞，接触抗原的机会增大；B．记忆细胞已经致敏；C．记忆T细胞表达高水平的黏附分子，比未致敏细胞更容易被APC激活。再次应答产生的抗体水平高，并且抗体持续的时间也比初次应答长，这同样是因为抗原特异性记忆细胞的数量远远高于抗特异性未致敏细胞。另外，再次应答主要产生IgG，其半衰期也与之相关。记忆B细胞已经经过亲和力成熟，所以产生的抗体的亲和力比初次应答的高。记忆细胞中Ig基因已经经过同种型转换重排，所以产生适合于消灭某种病原体的同种型抗体。第五节免疫球蛋白超家族

免疫球蛋白超家族（immunoglobulinsuperfamily,IgSF）是指一系列在氨基酸组成和结构上与免疫球蛋白可变区（V区）或恒定区（C区）有较高同源性的蛋白质