3-免疫球蛋白分子(Immunoglobulin-Ig)

第三章免疫球蛋白分子

(Immunoglobulin,Ig)

内容简介Ig概述IgSF概念、组成及功能Ig基因遗传控制抗体的人工制备Ig异常与疾病

1890年Behring与北里发现抗毒素抗体1901年获诺贝尔奖。目前不仅对抗体结构、功能、基因、超家族已十分清楚，而且可用人工方法制备单克隆抗体及基因工程抗体，并广泛应用于临床疾病的诊断、防治及科研工作。Immunoglobulin,Ig/antibody，AbAg→B

cell→plasma

cell→antibodyAntibody---Aproteinthatisproducedasaresultbyanantigeninducingandwhichhastheabilitytocombinewiththeantigenthatstimulateditsproduction.Ag→APC→Th→B→Plasmacell（浆细胞）→Ig/antibody（抗体）抗体主要丙种球蛋白，亦称为γ球蛋白。抗体以膜型与分泌型两种形式存在,主要发挥体液免疫及识别功能。第一节免疫球蛋白概述一、免疫球蛋白的结构(structureofimmunoglobulin)（一）免疫球蛋白的基本结构重链

(heavychain,H)440/550aa

γαuδε-IgG

IgA

IgM

IgD

IgE

轻链

(lightchain,L)214aaκ:λ=2:1

二硫键(S-S)20-25个人类共有1011种Ig

Mu

DeltaAlpha；Gamma；Epsilon

IgM

IgD

IgA

IgG

IgE

(二)特殊结构（specialstructure)：分泌片（secretory

component,SC)-上皮细胞产生，抗蛋白酶，sIgA连接链(joiningchain,J)-浆细胞产生，连接，IgM,sIgA

(三).功能区(functionregion)：可变区(variableregion,V)VHVL内含超变区（CDR123）结合抗原稳定区(constantregion,C)

CH1CL遗传标记CH2激活补体，通过胎盘CH3结合细胞Functionregion：①VHandVL：antigen-bindingsite.②CH1andCL：genemark③CH2：bindcomplentandPenetratingPlacenta

④CH3：bindingcellFcR。绞链区(hingeregion)—含大量脯氨酸，赋予Ig柔性,便于结合两个同种不同距离抗原表位(四)水解片段：木瓜蛋白酶--Fab2+Fc1（有抗原性）胃蛋白酶—Fab2+pFc（无功能）精制破抗及丙种球蛋白即由胃蛋白酶处理去掉Fc段，故不能诱导人体产生IgE，无需做皮试，二.Ig生物学功能(biologyfunctionofIg)::1.抗体特异性结合抗原(bondingantigen)特点:(1)抗原抗体构型互补:抗体可变区中的互补区(CDR123)与抗原表位结合.抗原嵌入抗体CDR形成的口袋中.两种不同抗原带有共同抗原表位时可与同一种抗体结合造成交叉反应..(2)抗体以表面互补的方式结合抗原:

可逆性结合,解离常数与抗体亲合力呈反比(3)多种作用力参与抗原抗体结合反应抗原抗体以非共价键结合,包括静电引力、范德华力、疏水键、氢键等。和共价键相比，参与抗原抗体结合的力的键均较弱，不过由于多个基团参与，它们之间的总作用力较强，故可将整个巨大抗原吸住。抗原抗体在构型互补,电荷相吸,温度适宜(37ċ),PH7.2可结合.2.激活补体系统:经典途经3.结合细胞Fc受体.

(1)依赖抗体的调理吞噬作用(2)抗体依赖细胞介导细胞毒作用（ADCC）(3)介导I型超敏反应

4.通过胎盘与粘膜:母体IgG+特异性输送蛋白(FCRn)或母乳SIgA—胎儿被动免疫.三.抗体抗原性(antigenicity)：

亦称不均一性，异质性同种型(isotype)：同种动物共有的Ig抗原特异性包括类、亚类、型、亚型如抗毒素同种异型(allotype)：同种不同个体Ig抗原性不同独特型(idiotype)：自身不同细胞IgV区抗原性不同，构成独特型抗独特型网络。四各类免疫球蛋白的特点

（一）

IgA（边防军）

sIgA（IgA2）为双体或多聚体,可与PIR结合,主要发挥局部免疫:人类每天合成5g,>其它Ig总和.但半衰期短,仅6天,故总量少于IgG.具有中和作用,调理作用,在粘膜局部免疫中发挥重要作用.血清IgA（IgA1）为单体（1.2g）,发挥全身免疫（二）IgD:（标志物）是B细胞分化发育成熟的标志(BCR).与耐受诱导有关,具有免疫调节作用.与自身免疫病有关.3-40ug/ml（三）IgE（败家子）含量最少(50ng),高亲细胞性,可导致I型过敏反应.FcεI对IgE亲和力强（四）IgG（主力军）

包括IgG1IgG2IgG3IgG4.95%氨基酸相似，仅铰链区S-S位置差异。血中含量最高,是再次应答主要抗体,也是唯一通过胎盘的抗体,主要抗感染免疫抗体.半衰期长(23天)（五）IgM（先头兵）

产生最早,激活补体能力最强,分子量最大(19s),抗血流病原微生物抗体,BCR(单体),天然的血型抗体(抗A/抗B)第二节免疫球蛋白超家族（immunogloblin

superfamily,IgSF）一、IgSF的概念位于免疫细胞膜表面,结构与Ig结构相似，在DNA水平与IgV区或C区有较高的同源性，以识别为主要功能的膜分子称为免疫球蛋白超家族二.IgSF组成1.T细胞、B细胞识别抗原受体及其信号转导分子(TCRBCR)2.MHC抗原及相关分子(MHCIMHCII)3.免疫球蛋白Fc段受体(FcrR

FcaR)4.某些细胞因子受体(CKR)5.粘附有关的分子(AM)6.细胞分化抗原(CD)三.生物学功能(function)1.识别抗原(TCR/BCR,MHCI/MHCII)2.信号转导(CD4/CD8)3.活化细胞(CKR)4.粘附细胞(AM)5.参与抗体转运(FcR)第三节Ig基因的遗传控制：一、基因定位及基因库：基因定位：H--14K--2λ—22号染色体基因库：H-VDJCK/λ-VJCH:V/51--D/30--J/6Cμα1.2γ1.2.3.4δε/9

Mu；Delta；Alpha；Gamma；Epsilon

IgM

IgD

IgA

IgG

IgEK:v/50J/5C/1λ:V/50J/7C/7二、基因重排与转录：一种V区基因可与多种不同C基因连接，一种C区基因可与多种不同V基因连接(RSS:5’7-12-9;3’7-23-9)三

类别转换：类别转换重组酶，CD40+CD40L/启动类别转换IL4/IgM--IgETGF/IgG--IgA四

遗传特点：等位基因排斥，多基因控制一条多肽链合成。五

抗体多样性及其机制1

外因：抗原多样性2内因：胚系基因多样性，连接多样性，体细胞突变，组装多样性。第四节抗体的人工制备preparationofartificialantibody一、多克隆抗体（poly-clonalantibody，

PcAb）第一代抗体，复合抗原激活多株B细胞,来自多株B细胞的抗体混合物。易致交叉反应，特异性差，疗效低。

二、

单克隆抗体（monoclonalantibody，mAb)

ConceptionofmAb

:

mAbisakindofantibodythatisspecificforonetypeofepitopeandisproducedbysingleBcellclone.ItispreparedbyhybridomatechniqueandwasdescribedbyGeorgesKohlerandCesarMilsteinin19751.MAb概念：单一B细胞针对某一抗原决定基产生的高度纯一高度特异性抗体2

制备过程（preparation）：五步

ImmuneBcell+myeloma→hybridoma

→clonal→positiveclonesexpand→getantibody免疫脾细胞+瘤细胞→杂交瘤细胞→克隆化→阳性克隆筛选→转种扩增→收获腹水或培养上清3优点：高特异性、高纯度、高敏感度。

4

应用：诊断治疗及科研工作。三、基因工程抗体（Geneticengineeredantibody）鼠源抗体人源化(嵌合抗体、改型抗体)抗体功能改良1、嵌合抗体：鼠Fab+人Fc基因2．改型抗体：鼠CDR+人其他基因

。3、双特异性抗体1种抗体可同时结合两种不同的抗原表位4、免疫毒素Ig基因+毒素基因治疗肿瘤

5、噬菌体展示技术，就是用噬菌体的基因作为载体，将抗体基因与其融合，在噬菌体表面表达出抗体如本研究室利用噬菌体肽库筛选CD59分子，探讨该CD59与肿瘤逃逸信号转导及糖尿病血管增殖症的相关性．成果达国际领先水平并获山东省科技进步二等奖．第五节Ig与临床一、Ig与临床疾病：Ig异常可表现为降低或升高。1、低Ig血症有先天性和获得性二类。先天性低Ig血症，主要见于体液免疫缺陷和联合免疫缺陷病。获得性低Ig血症，血清中IgG<5g/L，如大量蛋白流失的疾病（剥脱性皮炎，肠淋巴管扩张症和肾病综合征）；淋巴网状系统肿瘤

2、高Ig血症包括多克隆性Ig增高和单克隆Ig增高。（1）多克隆性Ig增高：患者血清中各型Ig均可增高，常见于各种感染、自身免疫病（2）单克隆Ig增高：患者血清中存在异常增多的单克隆蛋白—M蛋白多发性骨髓瘤、巨球蛋白血症、重链病、轻链病

多发性骨髓瘤（3）变态反应性疾病、寄生虫感染、急性或慢性肝炎，IgE骨髓瘤、SLE、类风湿关节炎患者血清中IgE含量升高。二、Ig的检测体液中Ig的测定方法有多种，包括定量和定性检测。各类