分子免疫学免疫球蛋白专家讲座

免疫球蛋白

温州医学院微生物学教研室

张丽芳

分子免疫学免疫球蛋白第1页

免疫球蛋白

抗体发觉及特征免疫球蛋白分子结构免疫球蛋白分子功效抗体异质性免疫球蛋白基因遗传控制抗体制备思索题

分子免疫学免疫球蛋白第2页抗体发觉及特征1890年，Behring发觉抗毒素40年代，Tiselius和Kabat

采取电泳技术研究抗体1968年WHO决定

Back分子免疫学免疫球蛋白第3页1890年，Behring发觉

白喉外毒素动物（发病）提取血清注射另外动物血清+毒素

动物不发病动物不发病说明：血清中存在一个能中和毒素部分：

抗毒素（抗体Antibody，Ab）

刺激机体产生抗体物质：

抗原（Antigen，Ag）

白喉外毒素Back分子免疫学免疫球蛋白第4页40年代，Tiselius和Kabat分子免疫学免疫球蛋白第5页

当初认为：抗体就是γ球蛋白

（丙球），丙球就是抗体。以后发觉：抗体大部分局限在γ区，

少部分延伸至其它区。

Back分子免疫学免疫球蛋白第6页1968年WHO决定将含有抗体活性或化学结构与抗体相同球蛋白统称为----免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）

分泌型：血清抗体

膜型：B细胞膜上抗原受体

将机体受抗原刺激后出现能与抗原发生特异性结合，具活性球蛋白---抗体

（Antibody，Ab）抗体是Ig，而Ig并非都是抗体Back分子免疫学免疫球蛋白第7页二.免疫球蛋白分子结构

基本结构立体结构功效区其它成份水解片段Back分子免疫学免疫球蛋白第8页（一）基本结构

组成命名分区Back分子免疫学免疫球蛋白第9页组成

由一对较长和一对较短多肽链组成

四条多肽链

长链：重链（HeavyChain，H链），

450-550aa，55-57KD

短链：轻链（LightChain，L链），

214aa，24KD

二硫键：H链和L链之间，两条H链之间

由二硫键连接，呈Y型

分子免疫学免疫球蛋白第10页BackN端C端分子免疫学免疫球蛋白第11页命名

H链：分五类δ、μ、γ、ε、α链

IgD、IgM、IgG、IgE、IgA

L链：分两型κ型和λ型

Back分子免疫学免疫球蛋白第12页分区

N端：aa序列改变（110个残基）

C端：则相对稳定

（1）可变区（Variableregion，V区）

近N端：V区=1/2L链+1/4（1/5）H链

ＶＬ＋ＶＨ

（2）恒定区（Constantregion，C区）

近C端：C区=1/2L链+3/4（4/5）H链

ＣＬ＋ＣＨ

（3）铰链区分子免疫学免疫球蛋白第13页

分子免疫学免疫球蛋白第14页分子免疫学免疫球蛋白第15页

高变区（hypervariableregio，HVR）

可变区中一些区域aa组成和排列尤其易改变或具更高变易性。

VL28-3549-5691-98

VH29-3149-5895-102

HVR1HVR2HVR3

CDR1CDR2CDR3

CDR（互补决定区）：Ig抗原结合部位和抗原

表位互补结合部位，决定抗体特异性。

可变区分子免疫学免疫球蛋白第16页

分子免疫学免疫球蛋白第17页分子免疫学免疫球蛋白第18页铰链区

位于CH1和CH2之间，富含脯aa，富有弹性，可自由折叠

意义：

能使V区与不一样距离抗原结合

补体结合位点易于暴露

IgM和IgE无铰链区

Back分子免疫学免疫球蛋白第19页立体结构分子免疫学免疫球蛋白第20页分子免疫学免疫球蛋白第21页Back分子免疫学免疫球蛋白第22页Ig功效区

L链：VL、CLH链：

IgG、IgA、IgD：VH、

CH1、CH2、CH3

IgM、IgE：VH、

CH1、CH2、CH3、CH4

分子免疫学免疫球蛋白第23页分子免疫学免疫球蛋白第24页功效区作用

VL、VH：抗原结合部位

HVR（CDR）与抗原表位结合CH1、CL：遗传标志所在

IgG--CH2：补体结合位点，经过胎盘部位

CH3：与各种组织表面IgGFc受体（FcγR）结合部位

IgM：CH3：补体结合位点

IgE：CH2、CH3：

与肥大细胞、嗜碱性粒细胞

（IgEFc受体FcεR）结合部位

Back分子免疫学免疫球蛋白第25页Ig其它片段

J链（JoiningChain）：

连接两个或两个以上Ig单体作用

SIgA：二聚体IgM：五聚体

分泌片SP（SecretoryPiece）：

是SIgA上一个辅助成份

上皮细胞合成，分泌到黏膜细胞表面

作用：具抵抗外分比液中蛋白水解酶

降解作用，稳定SIgA作用。

分子免疫学免疫球蛋白第26页分子免疫学免疫球蛋白第27页分子免疫学免疫球蛋白第28页Back分子免疫学免疫球蛋白第29页水解片段

木瓜蛋白酶

IgG2Fab段+Fc段

（抗原结合片段）（可结晶片段）

胃蛋白酶

IgGF（ab’）2段+pFc’段

（抗原结合片段）碎片

意义：F（ab’）2段保持了与抗原结合生物学活性，又降低了Fc段生物学活性。可应用于生物制品研究，如精巧抗毒素等。分子免疫学免疫球蛋白第30页

分子免疫学免疫球蛋白第31页分子免疫学免疫球蛋白第32页Back分子免疫学免疫球蛋白第33页三．免疫球蛋白生物学特征特异性结合抗原：活化补体：

IgM，IgG1，IgG2，IgG3-------经典路径

凝聚IgA，IgG4，IgE--------旁路路径结合Fc受体：

Ig+AgIgFc段活化与细胞表面Fc受体结合经过胎盘

Back分子免疫学免疫球蛋白第34页与Ag结合含有高度特异性，必须是超变区与抗原空间构象完全吻合。与抗原结合后，可介导体内各种生理和病理效应（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等Back特异性结合抗原分子免疫学免疫球蛋白第35页结合Fc受体介导I型超敏反应调理吞噬作用发挥ADCC作用Back分子免疫学免疫球蛋白第36页介导I型超敏反应：

IgE因为其Fc段结构特异性，可在游离情况下与对应Fc受体结合

肥大细胞

IgE—FcεR嗜硷性粒细胞

一旦Ag与IgE结合，触发细胞脱颗粒，产生I型超敏反应。

Back分子免疫学免疫球蛋白第37页调理吞噬作用：

抗原与抗体结合后，能增强吞噬细胞吞噬活性。

Back分子免疫学免疫球蛋白第38页发挥ADCC作用

靶细胞抗原+IgG

IgGFc段活化+FcγR

中性粒细胞，单核细胞，Mφ，NK

发挥对靶细胞直接杀伤作用分子免疫学免疫球蛋白第39页

分子免疫学免疫球蛋白第40页

Back分子免疫学免疫球蛋白第41页经过胎盘IgG：唯一经过胎盘免疫球蛋白

母体IgGCH2滋养层细胞内吞

主动外排胎儿体内

吞噬囊泡中有IgGFc受体而无其它Ig受体，

且IgG与FcγR结合后得以防止被酶水解分子免疫学免疫球蛋白第42页

Back分子免疫学免疫球蛋白第43页三.抗体异质性

抗原A/B--------机体------抗体A/B(识别不一样抗原)Ig－可变区（CDR）差异

抗原A--------机体--------抗体A（IgM/IgG）（识别同一抗原）Ig－恒定区差异

抗体异质性－抗体分子多样性分子免疫学免疫球蛋白第44页

抗体恒定区异质性－－Ig类型抗体异质性产生原因

外源性－－Ig多样性内源性－－Ig血清型

Back分子免疫学免疫球蛋白第45页1）类与亚类：

类：IgG、IgM、IgA、IgD、IgE

亚类：IgA：IgA1、IgA2（α1、α2）

IgG：IgG1—IgG4（γ1、γ4）还未发觉IgM，IgD，IgE有不一样亚类2）型与亚型：

型：κ和λ，κ：λ=2：1（人）

亚型：λ1-4四个亚型

Ig类型分子免疫学免疫球蛋白第46页Ig多样性

自然界各种不一样抗原（表位）诱导机体产生各种不一样特异性抗体同一个抗原（表位）诱导机体产生特异性相同、类型不一样抗体分子免疫学免疫球蛋白第47页Ig血清型Ig含有双重性：与对应抗原发生特异性结合－抗体特征可诱导机体产生特异性抗体－抗原特征类型：同种型、同种异型、独特型分子免疫学免疫球蛋白第48页Back同种型（Isotype）

存在同种抗体分子中抗原表位同一个属全部个体Ig分子共有抗原特异性标志具种属特异性，为种属型标志，存在IgC区。分子免疫学免疫球蛋白第49页同种异型（Allotype）同一个属不一样个体间Ig分子所含有不一样抗原特异性，因而可在同种异体间诱导免疫反应。为个体型标志，存在IgC区、V区。Back分子免疫学免疫球蛋白第50页独特型（Idiotype，Id）同一个体不一样抗体形成细胞所产生Ig分子V区抗原性不一样（CDR序列）。

A1B1Ab1

A2机体B2Ab2（HVR序列）

A3B3Ab3

B4Ab4（抗-Ab1）B5Ab5（抗-Ab2）B6Ab6（抗-Ab3）独特型抗原表位（Id）-----抗独特型抗体（AId）

分子免疫学免疫球蛋白第51页Back独特型表位－独特位，存在IgV区分子免疫学免疫球蛋白第52页五．免疫球蛋白基因遗传控制Ig基因定位和基因库Ig基因片段重排Ig基因多样性Ig基因生物合成Ig类型转化

Back分子免疫学免疫球蛋白第53页Ig基因定位

免疫球蛋白基因定位编码肽链基因符号基因定位（人）

H链IGH第14号κ链IGκ第6号λ链IGλ第16号分子免疫学免疫球蛋白第54页基因库

H链：VH： VH，DH，JH

（可变区基因、多样性基因、连接基因）

CH：5’-Cμ-Cδ-Cγ3-Cγ1-Cα1-Cγ2-Cγ4-Cε-Cα2-3’

L链：κ链：Vκ，Jκ

Cκ

λ链：VλJλ-Cλ（JC两群基因并不分开）Back分子免疫学免疫球蛋白第55页人类H链基因重排

V区：

VH：功效基因片段约51个，编码靠N段CDR1，CDR2和3个骨架区（FR1-3）DH：功效基因片段约30个，编码CDR3JH：功效基因片段约6个，编码FR4

基因重排：首先D与J基因连接形成D-J基因，然后与V基因连接形成V-D-J基因C区：经过RNA剪接来实现Ig类型转化FR3FR2FR1FR4CDR1CDR2CDR3分子免疫学免疫球蛋白第56页人类L链基因重排VL—编码CDR1，CDR2区JL—编码CDR3区CL—编码恒定区κ链：Vκ：功效基因片段50个

Jκ：功效基因片段5个Cκ:功效基因片段1个λ链：Vλ：50-100个基因片段Jλ-Cλ：基因不可分，有4个基因组κ链重排失败，再进行λ链重排FR3FR2FR1FR4CDR1CDR2CDR3分子免疫学免疫球蛋白第57页Back分子免疫学免疫球蛋白第58页基因重排分子免疫学免疫球蛋白第59页分子免疫学免疫球蛋白第60页LVHCm1.胚系基因2.基因重排3.重排基因4.RNA转录本5.mRNA剪切6.成熟mRNA7.Igm前体多肽V1

V2V3Vn

D1D2

D3Dn

J1J2J3J4Cm

Cd

CgCe

CaV1

V2D2

J3J4CmCd

CgCe

CaV1V2D2J3J4CmCdCgCe

CaV2D2J3J4CmCdV2D2J3CmCdV2D2J3

CdCmJ4J4V2D2J3CmV2D2J3CdLVHCd

Ig重链基因重排

分子免疫学免疫球蛋白第61页日本-利根川Back分子免疫学免疫球蛋白第62页Ig基因多样性形成机制组合造成多样性连接造成多样性体细胞高频突变造成多样性

Back分子免疫学免疫球蛋白第63页组合造成多样性

（combinatorialdiversity）

众多V区基因片段组合和轻重链组合，众多V、D、J基因中，重排时每个片段只能取一个，就存在各种组合。

VH：51个基因片段，编码CDR1、CDR2部分aa

DH：30个基因片段，编码CDR3中大部分aaJH：6个基因片段，编码其余CDR3部分aa和第四个骨架区

VH链：51x30x6=9180种

Vκ：50个基因片段

Jκ：5个基因片段

Vκ链：50X5=250种

Vλ：30个基因片段

Jλ：4个基因片段Vλ链：30X4=120种

Back分子免疫学免疫球蛋白第64页

连接造成多样性(junctionaldiversity)CDR3区位于V、J和V、D、J片段连接处，两片段之间可插入或丢失数个核苷酸，增加了互补决定区（CDR3）多样性。N-氨基酸插入

Back分子免疫学免疫球蛋白第65页V、D、J片段连接多样性Back分子免疫学免疫球蛋白第66页N-氨基酸

插入Back分子免疫学免疫球蛋白第67页体细胞高频突变造成多样性

(somatichypermutation)

成熟B细胞重排V区基因，往往在抗原刺激下发生点突变，突变频率非常高（每次细胞分裂，大约每1000个bp中就有一对发生突变，而其它体细胞突变频率为10-10bp。）。称为体细胞高频突变。

有些人计算多样性可达4.8X107，故针对外界众多抗原分子，体内可产生数以亿计不一样抗体分子。

Back分子免疫学免疫球蛋白第68页免疫球蛋白生物合成Ig主要由脾、淋巴结和其它淋巴组织内桨细胞所产生。重链和轻链分别合成，然后装配。Ig合成过程：转录、mRNA剪切、合成重链和轻链；在粗面内织网装配四肽链；转运、加糖基、分泌胞外。B细胞在抗原刺激后，最初只合成IgM，后合成IgG。Back分子免疫学免疫球蛋白第69页免疫球蛋白类型转换

指一个B细胞克隆在分化过程中V区基因不变，而CH基因片段不停发生重排，即识别抗原特异性不变，但Ig分子类和亚类发生改变。

Ag机体B细胞

先IgM（V—D—J—Cμ）

后IgG（V—D—J—Cγ）

V区：V-D-J基因不变，识别抗体能力不变

C区：Cμ转换为Cγ，从IgM---IgG

Back分子免疫学免疫球蛋白第70页六．抗体制备1.

多克隆抗体（Polyclonalantibody,PAb）第一代抗体2.单克隆抗体（Monoclonalantibody，McAb）第二代抗体3.基因工程抗体（genticengineeringantibody）

第三代抗体

分子免疫学免疫球蛋白第71页

多克隆抗体

1

2B1Ab1

3机体B2Ab2

B3Ab3

蛋白质抗原各种抗体混合物

存在于血清与体液中

由含各种抗原表位抗原刺激机体产生免疫血清，含各种抗体混合物，称多克隆抗体。

Back分子免疫学免疫球蛋白第72页单克隆抗体（McAb）由识别一个抗原表位B细胞克隆所产生均一抗体。特点：纯度高，特异性强。

两位科学家在1975年首创杂交瘤技术制造McAb，并于1985年获诺贝尔奖。

1974年，Koehler在Milstein位于剑桥试验开始博士后研究，两人为研究抗体多样性，反抗体形成细胞与骨髓瘤细胞进行融合试验。

分子免疫学免疫球蛋白第73页原理

①小鼠骨髓瘤细胞（浆细胞瘤细胞）能在体外无限制增殖和分泌无活性Ig（单一）。

②小鼠脾细胞（富含B细胞）含有产生特异性抗体能力，但不能无限制繁殖传代。

③采取融合剂将两种细胞融合成杂交瘤细胞，含有亲代双方特征：即能人工培养使之无限止繁殖，又可产生特异性抗体。

④因为每一个B细胞克隆只针对一个抗原表位，产生相对应抗体，经过筛选单个外细胞，在体外增殖而形成细胞克隆只产生完全均一（类、亚类、型等）单一特异性Ab，即McAb。

分子免疫学免疫球蛋白第74页

抗原免疫小鼠脾细胞

小鼠骨髓瘤细胞（产生抗体，（不含HGPRT和TK,体外不能长久存活）体外能长久存活）

混合后加融合剂（PEG或仙台病毒等）

HAT培养基中培养

[次黄嘌呤（H）和胸腺嘧啶核苷（T）为合成核酸原料，氨基喋呤（A）能阻止正常合成核酸路径]未融合脾细胞或未融合瘤细胞或

杂交瘤细胞

自相融合脾细胞自相融合瘤细胞（死亡）（死亡）（存活）分子免疫学免疫球蛋白第75页分子免疫学免疫球蛋白第76页分子免疫学免疫球蛋白第77页应用

单克隆抗体因为纯度高、效价高、特异性强，广泛应用于诊疗、治疗、研究。

但当前临床应用均为鼠原性McAb，对人来说是异物，含有抗原性，从而限制了体内应用，尤其是抗体导向治疗肿瘤方法。因而，有了第三代Ab，即基因工程抗体Back分子免疫学免疫球蛋白第78页基因工程抗体概念嵌合抗体：第一代基因工程抗体

改型抗体：第二