免疫复合物触发补体系统的分子机制

1/1免疫复合物触发补体系统的分子机制第一部分抗原-抗体复合物形成的免疫复合物 2第二部分C1q识别免疫复合物的Fc片段 4第三部分C1r/C1s蛋白酶激活复合物形成 7第四部分C4和C2蛋白酶的级联反应 9第五部分C3转换酶组装和C3b生成 11第六部分C5转换酶形成和C5a及C5b产生 13第七部分膜攻击复合物的组装和插入 14第八部分补体系统的调控 16

第一部分抗原-抗体复合物形成的免疫复合物关键词关键要点免疫球蛋白的结构和功能

*免疫球蛋白（Ig）是一类由B细胞产生的糖蛋白，具有特异性识别抗原的能力。

*Ig由四个多肽链组成，包括两个重链和两个轻链，以共价键相互连接。

*Ig具有可变区（Fv）和恒定区（Fc），Fv负责抗原识别，而Fc负责与免疫细胞和其他效应分子相互作用。

补体系统简介

*补体系统是一组血浆蛋白，在免疫反应中发挥重要作用。

*补体系统由一系列相互作用的蛋白组成，当抗原-抗体复合物形成后被激活。

*补体激活导致一系列级联反应，最终导致细胞裂解、炎症反应和免疫调节。

抗原-抗体复合物的形成

*抗原-抗体复合物是外来抗原与相应抗体结合形成的分子复合体。

*抗原-抗体复合物的大小和性质取决于抗原和抗体的性质。

*抗原-抗体复合物可以通过几种途径形成，包括直接结合、亲和力成熟和免疫复合物的形成。

免疫复合物对补体激活的触发机制

*抗原-抗体复合物可以通过多种途径激活补体系统。

*一种机制是通过经典途径，其中抗原-抗体复合物与补体蛋白C1q结合，触发补体级联反应。

*另一种机制是通过替代途径，其中抗原-抗体复合物与补体蛋白C3b结合，启动替代途径级联反应。

补体激活级联反应

*补体激活级联反应是一个高度调节的蛋白-蛋白相互作用过程。

*补体级联反应包括三个主要阶段：起始阶段、放大阶段和效应阶段。

*补体激活级联反应导致一系列生物学效应，包括细胞裂解、炎症反应和免疫调节。

免疫复合物介导的疾病

*免疫复合物可以沉积在组织和器官中，导致炎症和组织损伤。

*免疫复合物介导的疾病包括系统性红斑狼疮、类风湿关节炎和Goodpasture综合征。

*免疫复合物介导的疾病的治疗通常针对基础的免疫失调。抗原-抗体复合物形成的免疫复合物

当抗原与抗体结合时，会形成称为免疫复合物的复合体。免疫复合物可以是多种类型的，包括：

*可溶性复合物：抗原和抗体在体液中结合，形成可溶于血浆的复合体。

*沉淀性复合物：抗原和抗体在较高的抗原抗体比值下结合，形成可沉淀于溶液中的复合体。

*膜结合复合物：抗原和抗体结合在细胞表面或病原体表面，形成附着在细胞膜上的复合体。

免疫复合物的形成取决于以下因素：

*抗原抗体比值：过量的抗原或抗体会抑制免疫复合物的形成。最佳比值通常在轻微抗原过量的情况下。

*抗原亲和力：抗原和抗体之间的亲和力越高，免疫复合物形成的可能性就越大。

*抗体的价数：多价抗体可以与多个抗原分子结合，形成更大的免疫复合物。

免疫复合物的形成具有多种后果：

*补体激活：免疫复合物可以激活补体系统，这是一个有助于抗原清除的级联反应。

*吞噬作用：免疫复合物被巨噬细胞和中性粒细胞等吞噬细胞吞噬。

*肥大细胞脱颗粒：免疫复合物可以结合到肥大细胞表面的Fcγ受体，导致肥大细胞脱颗粒和炎症介质释放。

*组织损伤：当免疫复合物沉积在组织中时，会导致炎症和组织损伤。这可能是自身免疫性疾病的关键因素。

免疫复合物的清除

免疫复合物通过以下机制从循环中清除：

*吞噬作用：巨噬细胞和中性粒细胞等吞噬细胞吞噬免疫复合物。

*Fc受体介导的清除：肝脏和脾脏中的树突状细胞和巨噬细胞具有Fcγ受体，可以识别并清除免疫复合物。

*补体系统：补体激活产物C3b和iC3b标记免疫复合物，促进其吞噬作用。

免疫复合物的清除对于防止组织损伤和维持免疫稳态至关重要。第二部分C1q识别免疫复合物的Fc片段关键词关键要点经典补体途径激活

1.C1q是经典补体途径中的识别蛋白，它识别并与IgG和IgM抗体的Fc片段结合。

2.Fc片段结合激活C1q，并导致C1q构象改变，暴露其集合酶活性位点。

3.活化的C1q酶促水解C1r和C1s补体蛋白，从而激活补体级联反应的后续步骤。

Fc片段结构与C1q结合的亲和力

1.IgG和IgM抗体的Fc片段包含多个保守的Fcγ受体结合位点，这些位点与C1q的Fcγ结合结构域相互作用。

2.Fcγ受体结合位点的糖基化修饰可以影响抗体与C1q的亲和力，从而调节补体活化的强度。

3.抗体亚类的Fc片段结构存在差异，导致它们与C1q的亲和力不同，影响其在经典补体途径激活中的作用。C1q识别免疫复合物的Fc片段：补体系统激活的分子机制

引言

补体系统是一组复杂的免疫蛋白，在先天和适应性免疫中发挥至关重要的作用。免疫复合物触发补体系统激活的过程涉及一系列有序事件，其中C1q识别免疫复合物上的Fc片段起着关键作用。

C1q的结构和功能

C1q是一种六聚体蛋白，是补体级联反应的第一组分（C1）。它由18条多肽链组成，包括6条A链、6条B链和6条C链。C1q分子呈花束状结构，具有六个球形头和一个连接柄。

C1q球形头包含六个IgGFc受体位点，每个位点由两个A链和一个B链组成。这些受体位点特异性识别免疫复合物上IgG抗体的Fc片段。

Fc片段的结构和功能

Fc片段是IgG抗体的一种保守区域，位于抗体的重链上。它由两个Fc域组成，每个Fc域包含两个免疫球蛋白样结构域（Ig）。

Fc片段是免疫复合物形成的关键介质，可与多种Fc受体相互作用，包括巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞上的受体。

C1q识别Fc片段的机制

C1q球形头的Fc受体位点识别IgGFc片段的CH2结构域。这种相互作用涉及以下关键接触点：

*C1qA链的谷氨酸残基（Glu）与IgGCH2结构域的精氨酸（Arg）残基形成盐桥和氢键。

*C1qB链的天冬酰胺（Asn）残基与IgGCH2结构域的丝氨酸（Ser）残基形成氢键。

*C1qA链的酪氨酸（Tyr）残基插入IgGCH2结构域的疏水口袋。

这些相互作用的结合力相对较低，这使得C1q可以同时识别多个Fc片段，增强其与免疫复合物的亲和力。

C1q与Fc片段相互作用的后果

C1q与Fc片段的相互作用引发一系列事件，导致补体系统的激活：

*C1r和C1s酶的激活：C1q与Fc片段结合后，C1q柄部发生构象变化，暴露了C1r和C1s酶的结合位点。这些酶被激活并形成C1r-C1s酶复合物。

*C4和C2的裂解：C1r-C1s酶复合物裂解补体蛋白C4和C2，产生C4b和C2a。

*C3转化酶的形成：C4b与C2a结合，形成C3转化酶（C4bC2a），负责将补体蛋白C3转化为C3b。

结论

C1q识别免疫复合物上的Fc片段是补体系统激活的至关重要的分子事件。这种相互作用引发C1r和C1s酶的激活，进而导致C4和C2的裂解，最终形成C3转化酶，从而触发补体级联反应。这一过程在先天和适应性免疫反应中发挥着至关重要的作用，包括抗体依赖性细胞毒性、吞噬作用和炎症。第三部分C1r/C1s蛋白酶激活复合物形成关键词关键要点C1q与C1r/C1s的结合

1.C1q通过其N末端的六个球形头域与免疫球蛋白G（IgG）Fc区特异性结合。

2.一旦C1q结合IgG，C1r/C1s蛋白酶原复合物便募集至C1q，形成C1qr2s2复合物。

3.C1q延伸的胶原样柄部为C1r/C1s的结合提供了构象支持，促进它们之间的相互作用。

C1r/C1s自激活

1.当C1q与抗体结合后，C1r/C1s复合物发生构象变化，自发性地激活C1r。

2.活化的C1r将C1s裂解为C1s(a)和C1s(b)片段，其中C1s(a)具有蛋白酶活性。

3.C1s(a)进一步裂解C4，启动经典补体途径。C1r/C1s蛋白酶激活复合物的形成

免疫复合物触发补体系统的分子机制的关键步骤之一是C1r/C1s蛋白酶激活复合物的形成。该复合物由C1r和C1s丝氨酸蛋白酶组成，它们与C1q复合物结合后被激活。

C1q的作用

C1q是免疫复合物触发补体系统的第一步，它与抗体的Fc段结合。C1q分子由六个C1qA、六个C1qB和一个C1qC亚基组成，形成一个六角形结构。每个C1qB亚基都具有一个Collagen-like尾部，该尾部与抗体Fc段结合。

C1r/C1s的结合

当C1q与抗体Fc段结合后，它会发生构象变化，暴露出一个结合位点，供C1r和C1s蛋白酶结合。C1r和C1s由两个多肽链组成，分别称为大链和轻链。大链包含活性位点丝氨酸，而轻链则主要参与复合物的组装和稳定。

C1r/C1s复合物的形成

C1r和C1s分别与C1q分子的特定亚基结合。C1r与C1qA亚基结合，而C1s与C1qB亚基结合。这种结合导致C1r和C1s的构象变化，使其活性位点相互靠近。

复合物的激活

C1r/C1s复合物形成后，它处于非激活状态。为了激活复合物，需要一个触发信号。该信号可以通过抗体结合或C1q与多糖结合物（例如，细菌脂多糖）之间的相互作用提供。

触发信号导致C1r分子的构象变化，使其活性位点暴露出来。C1r然后可以水解C1s分子上的一个精氨酸残基，导致C1s的激活。激活的C1s随后可以水解C4分子上的另一个精氨酸残基，触发补体级联反应的后续步骤。

C4结合蛋白（C4BP）的作用

C4BP是一个调节蛋白，它与已激活的C1s结合，防止其进一步水解C4分子。这种相互作用有助于控制补体级联反应，防止其过度激活。

总结

C1r/C1s蛋白酶激活复合物的形成是免疫复合物触发补体系统的关键步骤之一。C1q分子的结合触发C1r和C1s蛋白酶的结合，并导致C1r/C1s复合物的形成。该复合物随后被触发信号激活，导致C1s蛋白酶的激活和补体级联反应的后续步骤的启动。C4BP通过与激活的C1s结合，有助于调节该反应。第四部分C4和C2蛋白酶的级联反应关键词关键要点【C4和C2蛋白酶的级联反应】

1.C4蛋白酶的激活：C4b与C2a结合形成C4bC2a复合物，该复合物是C3转化酶，将C3转化为C3b。

2.C2蛋白酶的激活：C3b与Bb结合形成C3bBb复合物，该复合物是C3转化酶，将C3转化为C3b。

3.正反馈环：C3bBb复合物还可以将C2转化为C2a，进一步放大C3转化酶的活性，导致补体级联反应的正反馈环。

【C3转化酶的作用】

C4和C2蛋白酶的级联反应

C4蛋白酶是由C4a和C4b两个亚单位组成的酶复合物，是补体级联反应中经典途径和凝集素途径的共同成分。C2蛋白酶是另一种丝氨酸蛋白酶，由C2a和C2b两个亚单位组成。

C4和C2蛋白酶的级联反应涉及以下步骤：

C4蛋白酶的激活：

C4蛋白酶的激活可以通过经典途径或凝集素途径进行：

*经典途径：C1q受体结合因子与IgG或IgM抗体结合后，触发C1q的构象变化，导致C1r和C1s蛋白酶活化。C1s激活C4，将C4切割成C4a和C4b。

*凝集素途径：凝集素（例如曼南结合凝集素或脂多糖结合凝集素）与病原体表面上的糖基化分子结合后，触发凝集素蛋白酶的活化。凝集素蛋白酶激活C4，以与经典途径相同的方式将其切割成C4a和C4b。

C4b的结合：

C4b是一个大分子片段，可以与病原体表面的糖基化位点或细胞表面上的补体受体（例如CR1和CR2）结合。C4b的结合将C4b固定在病原体或细胞表面上。

C2蛋白酶的激活：

C2蛋白酶是C4b的底物。C4b与病原体或细胞表面上的C2a亚单位结合后，C4b会将C2a切割成C2a和C2b。

C2b的结合：

C2b是一个小分子片段，可以与C4b结合。C2b的结合形成C4bC2b复合物，称为C3转换酶。

C3转换酶的形成：

C3转换酶是一个多分子复合物，由C4b、C2b和Bb（来自因子B）组成。C3转换酶负责将C3切割成C3a和C3b。

C3的激活：

C3是补体级联反应中的一个中心成分。C3转换酶将C3切割成C3a和C3b。C3a是一个促炎介质，而C3b是一个大分子片段，可以与病原体表面的糖基化位点或细胞表面的补体受体（例如CR1和CR3）结合。

下游效应：

C3b的结合触发补体级联反应的后续级联事件，导致形成膜攻击复合物（MAC）并杀死病原体或靶细胞。第五部分C3转换酶组装和C3b生成关键词关键要点C3转换酶组装

1.C3转换酶是由C4b、C2a和C3b组成的复合物。组装过程涉及一系列受调控的蛋白水解反应。

2.C4b与C2结合，形成C4bC2复合物。C2a是C2的激活形式，水解C3，产生C3a和C3b。

3.C3b与C4bC2a复合物结合，形成完整的C3转换酶C4bC2aC3b，负责将C3转化为C3b。

C3b生成

1.C3转换酶将C3切割成C3a和C3b。C3a是一个促炎性介质，而C3b是一个激活补体后续途径的裂解因子。

2.C3b可以与靶标抗原结合，促进免疫复合物的形成和清除。它还可以作为嗜中性粒细胞、巨噬细胞和其他免疫细胞的受体，引发吞噬作用和免疫反应。

3.C3b的生成是补体激活的关键步骤，导致抗体依赖性的补体活化，为免疫防御机制提供一个重要的途径。C3转换酶组装和C3b生成

C3转换酶是补体级联反应中的关键酶，负责将C3分子转化为C3b，后者是后续补体激活的关键分子。C3转换酶的组装是一个多步骤过程，涉及多种补体蛋白的相互作用。

组装步骤

C3转换酶的组装主要分为以下几个步骤：

1.C3bBb复合物的形成：C3分子被C3转化酶切割后产生C3a和C3b。其中，C3b与Bb蛋白结合形成C3bBb复合物。

2.C3bBb与C3b结合：另一个C3b分子与C3bBb复合物结合，形成C3bBbC3b复合物。

3.C3bBbC3b与Properdin结合：Properdin蛋白与C3bBbC3b复合物结合，稳定该复合物并使其具有C3转化酶活性。

C3b生成

组装好的C3转换酶具有将C3分子转化为C3b的活性。该过程涉及以下步骤：

1.C3分子的结合：C3转化酶与C3分子结合，形成C3转化酶-C3复合物。

2.C3分子的切割：C3转化酶催化C3分子在Arg1027位和Ser1028位之间的切割，产生C3a和C3b。

3.C3b的释放：C3b分子从C3转换酶-C3复合物中释放出来，并与Properdin结合形成C3bBbC3b复合物。

C3b的作用

C3b是补体级联反应中的一种重要分子，具有以下功能：

1.作为连接分子：C3b能够与抗原-抗体复合物和补体受体结合，形成桥梁，将抗原-抗体复合物连接到补体系统中。

2.激活补体C5：C3b与C4b2a复合物结合形成C5转化酶，将C5分子转化为C5a和C5b，触发后续补体级联反应。

3.调理吞噬细胞：C3b与吞噬细胞表面的补体受体结合，激活吞噬细胞，促进吞噬作用。

总的来说，C3转换酶的组装和C3b的生成是补体级联反应中的关键步骤，为抗原-抗体复合物的识别，补体激活的放大和吞噬作用的促进提供了基础。第六部分C5转换酶形成和C5a及C5b产生关键词关键要点主题名称：C5转换酶形成

1.C5转换酶由C4bC2a和C3bBb组成，是一种酶复合物。

2.C4bC2a通过与C3bBb结合，促进C5裂解为C5a和C5b。

3.C5转换酶的形成受多个调节蛋白的调控，包括C5抑制蛋白和因子H。

主题名称：C5a产生的调节

C5转换酶形成和C5a及C5b产生

在补体级联反应过程中，C5转换酶起着至关重要的作用，它将C5转化为C5a和C5b，分别具有促炎和趋化活性。C5转换酶的形成是一个多步骤的过程，涉及多个补体蛋白的相互作用。

C5转换酶形成

C5转换酶是由C4bC2a和C3bBb复合物组成的。形成过程如下：

1.C4bC2a复合物的形成：在古典激活途径或旁路激活途径中，C4b与C2a结合形成C4bC2a复合物。

2.C3bBb复合物的形成：在旁路激活途径中，C3b与Bb结合形成C3bBb复合物。

3.C5转换酶的组装：C4bC2a和C3bBb复合物相互作用，形成C5转换酶，也称为C5aC5b转换酶。

C5a及C5b产生

C5转换酶将C5分解为两个片段：

1.C5a：C5转换酶切割C5α链，释放出具有促炎和趋化活性的C5a。C5a可以募集嗜中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞等免疫细胞到感染部位。

2.C5b：C5转换酶还切割C5β链，释放出C5b，它是膜攻击复合物（MAC）形成的起始蛋白。C5b可以插入细胞膜，形成多聚体孔，导致细胞溶解。

调节C5转换酶活性

C5转换酶的活性受到多种调节蛋白的调控，包括：

1.CD59：一种细胞表面蛋白，可以与C5b结合，阻断MAC的形成。

2.CFI：一种流体相蛋白，可以切割C3b，从而抑制C5转换酶的形成。

3.MCP：一种膜蛋白，可以结合C5b，抑制MAC的聚合。

这些调节蛋白有助于控制补体级联反应，防止过度炎症和细胞溶解。第七部分膜攻击复合物的组装和插入膜攻击复合物的组装和插入

膜攻击复合物（MAC）是补体系统的最终效应器，负责破坏靶细胞的细胞膜。其组装和插入靶细胞的过程涉及以下步骤：

1.C5b-C9前复合物的组装

*激活的C5转化酶将C5裂解为C5a和C5b。

*C5b与C6结合形成C5b-C6复合物。

*C5b-C6复合物与C7结合形成C5b-C6-C7复合物。

*C5b-C6-C7复合物与C8结合形成C5b-C6-C7-C8复合物。

2.膜穿孔复合物的形成

*C5b-C6-C7-C8复合物插入靶细胞膜中。

*C9聚合形成膜穿孔复合物（也称为C5b-C9复合物）。

3.膜穿孔复合物的插入

*膜穿孔复合物插入靶细胞膜中，形成跨膜孔。

*孔隙直径约为10nm，允许离子、小分子和水分子通过。

*孔隙的形成导致靶细胞渗透压平衡破坏，最终导致细胞破裂和溶解。

膜穿孔复合物的结构和功能

膜穿孔复合物由三个部分组成：

*亲水性端（C5b-C8）：与靶细胞膜接触。

*疏水性端（C9聚合物）：插入靶细胞膜，形成跨膜孔隙。

*外周蛋白质（C5b-C7）：稳定复合物的结构。

膜穿孔复合物具有以下功能：

*靶细胞杀伤：通过形成膜孔，破坏靶细胞的细胞膜，导致细胞溶解。

*炎症反应：C5a和C5b片段可以激活炎症细胞，引起炎症反应。

*补体调节：膜穿孔复合物可以激活补体调节蛋白，例如CD59和C8b结合蛋白，以防止过度的补体活化。

膜穿孔复合物组装和插入的调节

膜穿孔复合物的组装和插入是一个受严格调节的过程。以下因素参与这一过程的调节：

*靶细胞膜的组成：靶细胞膜中脂质和蛋白的组成影响膜穿孔复合物的插入。

*补体抑制因子：这些因子可以抑制补体活化，包括C3bBb转化酶、C5转化酶和膜穿孔复合物的形成。

*补体调节蛋白：这些蛋白可以保护靶细胞免受补体攻击，例如CD59和C8b结合蛋白。

*免疫球蛋白：免疫球蛋白可以激活补体系统，但也可以与补体成分结合，抑制其活性。第八部分补体系统的调控关键词关键要点补体系统的活化途径

1.经典途径：由抗体与抗原结合形成免疫复合物触发，激活C1q，进而激活C1r和C1s，并级联激活后续补体成分。

2.旁路途径：由某些微生物分子（如脂多糖）直接激活C3bBb复合物，绕过C1q，启动补体级联反应。

3.凝集素途径：由甘露糖结合蛋白（MBP）识别微生物表面的甘露糖残基，激活MBL-MASP复合物，进而激活C3bBb复合物，启动补体级联反应。

补体系统的功能

1.裂解：补体成分C5b-C9形成膜攻击复合物（MAC），刺穿微生物细胞膜导致其裂解死亡。

2.调理：补体成分C3b和iC3b作为调理蛋白，促进吞噬细胞（巨噬细胞和中性粒细胞）对颗粒的识别和吞噬。

3.炎症：补体成分C3a和C5a作为炎症介质，招募炎症细胞，促进炎症反应的发生和发展。

补体系统的调控

1.正调控：补体系统中存在着多种正调控机制，如C3转酯酶的APC和MCP复合物，促进补体级联反应的放大和持续激活。

2.负调控：补体系统也具有负调控机制，如C1抑制剂、因子H和因子I，抑制补体级联反应的过度激活，防止损伤自身组织。

3.细胞调控：某些细胞，如红细胞膜上的CD59和巨噬细胞上的MCP，通过阻止补体成分的相互作用，抑制补体系统在特定细胞表面的激活。

补体系统与疾病的关联

1.补体缺陷症：遗传性或获得性补体缺陷症可导致免疫缺陷，增加患者感染和自身免疫疾病的风险。

2.补体过度激活：补体系统的过度激活可导致炎症反应和组织损伤，与多种疾病相关，如系统性红斑狼疮、类风湿关节炎和پارکین森氏症。

3.补体抑制剂的应用：靶向补体系统的抑制剂已被用于治疗多种补体介导的疾病，如阵发性睡眠性血红蛋白尿和某些形式的肾炎。

补体系统的前沿研究

1.补体成分的结构和功能研究：深入了解补体成分的结构和相互作用，有助于开发新的补体抑制剂或激活剂。

2.补体系统的炎症调节：探索补体系统在炎症中的作用，有助于理解和治疗多种炎症性疾病。

3.补体系统与神经退行性疾病：研究补体系统在神经退行性疾病中的作用，可能为治疗这些疾病提供新的靶点。补体系统的调控

补体系统通过多种机制进行严格调控，以防止过度激活或非特异性激活，并确保其针对病原体的特异性靶向作用。

负调控机制

1.