第三讲-免疫球蛋白

第三讲-免疫球蛋白第一节免疫球蛋白的基本结构第二节免疫球蛋白的异质性第三节免疫球蛋白的功能第四节各类免疫球蛋白的特性与功能第五节抗体的制备第六节免疫球蛋白的遗传控制主要教学内容20世纪6项与抗体有关的诺贝尔奖时间得主国家得奖原因1901年埃米尔·阿道夫·冯·贝林德国抗毒素，免疫血清疗法1908年伊拉·伊里奇·梅契尼科夫俄罗斯体液免疫理论和抗体生成的侧链学说细胞吞噬作用，细胞免疫理论保罗·埃尔利希德国1960年弗兰克·麦克法兰·伯内特澳大利亚克隆选择学说获得性免疫耐受彼得·梅达沃英国1972年杰拉尔德·埃德尔曼美国抗体化学结构罗德尼·罗伯特·波特英国1984年尼尔斯·杰尼丹麦免疫调节网络学说单克隆抗体乔治斯·克勒德国色萨·米尔斯坦英国1987年利根川进日本抗体多样性的遗传基础

抗毒素的发现19世纪末，德国学者Behring大剂量白喉毒素

死亡小剂量白喉毒素

存活大剂量白喉毒素

存活免疫血清

是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种糖蛋白，主要存在于血液等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能。抗体（antibody,Ab）1937年Tiselius电泳血清蛋白免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。存在部位与形式：分泌型（secretedIg，sIg）膜型（membraneIg,mIg）B细胞表面，B细胞受体（BCR）。大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流8第一节免疫球蛋白的基本结构Porter于1958年用木瓜蛋白酶使完整的抗体分子分解为两段相同的Fab段和一条Fc段，发现Fab段含有抗体结合的位点，Fc段则与抗体的继发产生的生物学功能有关。（nature1958；182：670）

Fab（fragmentantigenbinding）Fc(fragmentcrystallized)Porter和他的同事接着证明了免疫球蛋白分子是由两条轻链与两条重链组成，从而提出了现在被普遍接受的IgG模型。最后，1969年，Edelman和他的合作者们成功地提出了一个完整免疫球蛋白分子的一级结构。Porter和Edelman对抗体的化学结构进行的共同研究获得1972的诺贝尔奖。LightchainheavychainInterchaindisulfidebondsV区（可变区）:Variableregion75C区（恒定区）:constantregion75

在免疫球蛋白V区中某些特定位置的氨基酸残基更加变化多端,呈现极大的变异性,是抗体和抗原发生特异性结合的部位，称为超变区，又称为互补决定区(complementaritydeterminingregions,CDRs）。

超变区(hypervariableregion,HVR)

骨架区（framworkregion，FR）CDR:complementarydeterminingregion互补决定区结构域约含110个Aa残基，反向平行的β片层链内二硫键，β

桶状结构免疫球蛋白超家族（immunoglobulinsuperfamily,IgSF)免疫球蛋白的功能区功能区作用VL及VH抗原结合部位CH1、CL1骨架支撑作用CH2补体结合部位CH3与免疫细胞Fc受体结合CH3，CH4与肥大细胞结合

重链根据其抗原性不同可分为μ、γ、α、δ、ε链，分别与轻链组成IgM、IgG、IgA、IgD、IgEFab（fragmentantigenbinding）Fc(fragmentcrystallized)免疫球蛋白的水解片段木瓜蛋白酶胃蛋白酶连接链（jioningchain,J链）：由浆细胞产生的一种糖蛋白，连接两个或两个以上Ig单体的成分。分泌片（secretorypiece)：由黏膜上皮细胞产生的一种蛋白质。稳定IgA的作用。免疫球蛋白的其它结构C4JChainJChainSecretoryPiece第二节免疫球蛋白的异质性

抗体在结构和功能上不均一性或差异性的总和。抗原多样性和抗体类型所致抗体异质性要解决的问题？抗体是否可以作为抗原？将小鼠的Ig免疫家兔，能否获得抗小鼠Ig的抗体？化学基础宿主因素异物性宿主的遗传性生理状况其它因素佐剂免疫剂量和途径抗体既是抗体，又是抗原抗体血清型不同种属、同种异体以及同一个体内的抗体具有不同抗原性，可用血清学的方法测定和分类，称为抗体的血清型。同种型(isotype)

同种异型(allotype)

独特型(idiotype,Id)抗体血清型一、同种型(isotype)同一种属所有个体共有的免疫球蛋白抗原特异性标记。换句话说，同种型抗原因种属而异。它们主要位于Ig的C区上,包括Ig的类、亚类、型、亚型。

1、Ig的类和亚类（1）类（classes）：重链根据其抗原性不同可分为μ、γ、α、δ、ε链，分别与轻链组成IgM、IgG、IgA、IgD、IgE（2）亚类（subclasses）：同一类Ig铰链区氨基酸组成和二硫键数目差异。α链可分为α1和α2；γ链可分为γ1、γ2、γ3、γ4；2、Ig的型和亚型

Ig的型和亚型的抗原特异性标记均位轻链恒定区。（1）型（type）轻链根据其抗原性不同可分为λ型和κ型（2）亚型（subtype）根据λ型CL区的个别氨基酸的差异可分为1—4亚型问题1：用人IgG同种型抗原免疫小鼠，产生的小鼠抗人IgG抗体，能否与小鼠IgG发生反应，兔IgG呢？问题2：用人抗白喉毒素IgG同种型抗原免疫小鼠，产生的小鼠抗人IgG同种型抗原抗体（抗抗体），能否与人抗结核杆菌IgG发生反应呢？二、同种异型(allotype)

同种异型：在同一种属不同个体间的Ig抗原特异性的差异，部位：Ig分子的ＣＨ和ＣＬ上一个或数个氨基酸的差异。可作为遗传标记。三、独特型(idiotype,Id)独特型：在同一个体内,每一种特异性不同的抗体,其Ｖ区具有不同的抗原特异性。1974年Jerne提出的独特型网络的理论,与Milstein,Kohler一起获得1984诺贝尔奖。第三节免疫球蛋白的功能补体结合位点C区V区V区：特异性结合抗原，中和毒素并阻断病原入侵;C区：激活补体，或与效应细胞表面Fc受体结合，发挥调理作用、ADCC、介导超敏反应、穿越胎盘等功能特异性识别、结合抗原活化补体补体激活能力：IgM>IgG调理作用抗体如IgM和IgG的Fc段可与中性粒细胞、巨噬细胞上的Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。结合靶细胞抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用antibody-dependentcell-mediatedcytotoxity，ADCC)：具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶细胞。通过胎盘和黏膜参与新生儿免疫（IgG3-6个月、IgA哺乳期）参与黏膜免疫（IgA）第四节各类Ig的特性及功能

IgG

血清中浓度最大,占血清总Ig的75-85%机体主要抗感染抗体唯一能通过胎盘的抗体对新生儿免疫至关重要有不同的亚类，这些亚类的Fc区有轻微的差别，因此具有不同的功能，如IgG3能更好的固定补体，IgG1擅长于调理，促进吞噬细胞的吞噬作用IgM

含量少,占血清Ig的5-10%由5个单体Ig构成抗感染效应最强在感染早期最早产生，急性感染的标志性抗体

激活补体的级联反应IgA

是人体内最丰富的抗体类型；在血清中主要以单体形式存在,在外分泌液中以双体或多聚体形式存在主要参与黏膜免疫参与新生儿免疫IgE

含量少,半衰期短(2.5天)亲细胞抗体可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞结合，参与I型超敏反应，同时在抗寄生虫感染中起主要作用僧帽水母毒素再次注射小剂量僧帽水母毒素小部份幸存下来立即出现严重症状

(呕吐、便血、晕厥、窒息以至死亡）

20世纪早期，法国医生CharlesRichet采纳摩纳哥王子Albert建议，研究水母毒素，提出过敏反应现象，并在1913年获得了诺贝尔奖。IgD

含量少,仅占血清Ig总量的0.2%,易被蛋白酶降解血清IgD的功能尚不清楚膜结合型IgD构成BCR,是B细胞分化发育成熟的标志第五节抗体的制备抗体产生的理论1897年PaulEhrlich侧链学说细胞表面的受体受体脱落20世纪30年代Haurowitz模板学说抗原表位具有模板功能1955年Jerne自然选择学说自然抗体抗原与自然抗体结合抗原转运至抗体产生细胞特异性抗体

Burnet的克隆选择学说1957

机体免疫系统事先就存在能识别各种抗原的细胞克隆，每个克隆细胞表面都有针对不同特定抗原的受体；特定抗原与相应细胞表面受体特异性结合，从无数克隆中挑选出相应克隆，使之活化、增殖、分化，最后成为能分泌大量抗体的浆细胞和少量暂停分化的记忆细胞。

胚胎期某细胞克隆若接触相应抗原，此克隆即被清除或受抑制，称为禁闭克隆（forbiddenclone）。

某些情况下，禁忌克隆复活或发生突变，成为对自身成分产生应答的克隆。人工制备的抗体多克隆抗体单克隆抗体基因工程抗体多克隆抗体(polyclonalantibody,pAb)抗原免疫动物，获得抗血清同一抗原的多个抗原表位；即使是针对同一表位,可以产生不同类型的抗体。多克隆抗体的产生不同抗原表位可诱导多个B细胞克隆激活并产生不同特异性抗体优点：制备容易、来源广泛缺点：特异性不高，不易大规模制备YYYYYY伤寒甲伤寒乙将产生特定抗体的B细胞与能无限生长的骨髓瘤细胞融合，形成B细胞杂交瘤，由克隆化的B细胞杂交瘤产生的抗体。单克隆抗体（monoclonal-antibody，mAb）1975年，Milstein与Kohler建立单克隆抗体制备技术，获得了1984年诺贝尔奖。杂交瘤细胞筛选的基本原理B细胞+骨髓瘤细胞PEGB细胞骨髓瘤细胞B细胞杂交瘤骨髓瘤细胞：TK或HGPRT缺陷HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶TK：胸苷激酶HAT：含次黄嘌呤、氨基喋呤和胸腺嘧啶核苷的培养基特点高度均一

特异性强体外大规模制备与纯化基因工程抗体借助重组DNA及蛋白质工程技术，对编码抗体的基因进行加工改造，转染受体细胞，使其表达重组抗体分子。基因工程抗体构建示意图目的降低鼠源抗体的异源性

改进抗体功能规模化生产特异性抗体第六节

免疫球蛋白的遗传控制如何解释IgV区中出现的不可估量的多样性?抗体应答早期产生的免疫球蛋白主要为IgM,再次应答主要为IgG，还会