03-免疫球蛋白

张国俊第三章免疫球蛋白(immunoglobulin)目的与要求掌握免疫球蛋白的概念、结构、功能区及功能区的功能、类型、酶解片段掌握免疫球蛋白的生物学功能了解多克隆和单克隆抗体及基因工程抗体概念免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）即抗体(antibody，Ab)，是B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，是体液免疫的重要效应分子抗体的发现Behring1937年Tiselius和Kabat血清电泳方法血清蛋白白蛋白α1球蛋白α2球蛋白β球蛋白γ球蛋白与抗体有关的诺贝尔奖获得者1901vonBering血清治疗1908Ehrlich&Metchnikoff抗体生成、吞噬1972Edelman&Poter抗体分子结构1977Yalow放射免疫测定1984Koler,Milstein&Jerne单克隆抗体1987TonegawaIg基因结构第一节免疫球蛋白的结构Porter1、Porter木瓜蛋白酶1959(1)Fab段2个抗原结合片段fragmentwithantigenbinding(2)Fc段1个可结晶片段fragmentcrystallized研究简史2、Nisonoff胃蛋白酶1960(1)F(ab’)2段1个结合颗粒性抗原出现凝集反应(2)Fc’段1个无生物学活性研究简史Edelman3、Edelman:巯基乙醇－尿素变性电泳4、X－线晶体衍射技术进一步证明研究简史兔Fab羊羊抗兔Fab段的Ab兔Fc羊羊抗兔Fc段的Ab与重链反应与轻链反应与重链反应不与轻链反应一、免疫球蛋白的基本结构四肽链分子，即由两条相同的重链和两条相同的轻链通过链间二硫键连接而成的免疫球蛋白单体，呈“Y”形N端C端1.重链（heavychain，H链）450-550个氨基酸残基组成，按恒定区氨基酸组成和排列的差别，可分为五类，IgM、IgG、IgA、IgD和IgE，相应的重链分别为：μ、γ、α、δ、ε链（一）重链和轻链同一类Ig的铰链区氨基酸组成和重链二硫键的数目、位置也不同，据此可将同类Ig分为不同的亚类IgG1、IgG2、IgG3、IgG4IgA1、IgA2214个氨基酸残基组成L链有两种：κ与λ，Ig据此分为两型κ和λ的比例异常可能反映免疫系统的异常2.轻链（lightchain，L链）（二）可变区和恒定区免疫球蛋白分子中靠近N端的约110个氨基酸的序列变化较大，称为可变区（V区）其余靠近C端的氨基酸序列相对稳定，称为恒定区（C区）可变区与恒定区V区C区N端C端二硫键1.可变区VH和VLVH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为高变区（HVR）或互补决定区（CDR）CDR1、CDR2、CDR3共同组成Ig的抗原结合部位在V区中，CDR之外区域的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化，称为骨架区（FR）CH和CL不同类IgCH的长度不一同一种属的个体，所产生的同一类Ig，其C区氨基酸组成和排列顺序较恒定，即免疫原性相同，但V区不同2.恒定区（三）功能区又称为结构域，Ig的链内二硫键将每条肽链折叠成几个球形区域，每个区域由约110个氨基酸残基组成，具有不同的生物学功能L链功能区：2个，（VL、CL）H链功能区：IgG、IgA、IgD4个IgM、IgE5个Ig的功能区功能区的功能1.VL和VH是抗原结合位点2.CH1和CL具有Ig同种异型遗传标记3.CH2/CH3为补体结合位点4.IgG的CH2介导通过胎盘5.CH3、CH4可与多种细胞的相应Fc受体结合，介导免疫细胞的生物学活性位于CH1和CH2之间，含有丰富的脯氨酸。易伸展、弯曲，有利于同时结合两个不同的抗原表位易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解IgM和IgE无铰链区（四）铰链区1．J链（joiningchain）：是一富含半胱氨酸的多肽链，能将单体Ig分子连接为多聚体。IgA，IgM二、Ig的其他成分2．分泌片（SP）：是分泌型IgA上的一个辅助成分，能保护分泌型IgA的铰链区免遭蛋白水解酶降解（一）木瓜蛋白酶水解片段在铰链区的近N端将其裂解成2个Fab和1个Fc片段，Fab能够与抗原结合；Fc能够与细胞表面的Fc受体结合，因它容易形成结晶，故称为可结晶片段（fragmentcrystallizable）三、水解片段（二）胃蛋白酶水解片段在铰链区的近C端将其裂解成两个片段：一个大片段F（abˊ）2和一些小碎片pFcˊ。pFcˊ分子量小，丧失免疫原性。F（abˊ）2片段功能与Fab段相同，具有双价，可同时结合两个抗原表位第二节免疫球蛋白的血清型同种型同种异型独特型同种型（isotype）存在于同种抗体分子中的抗原表位，为种属型标志，存在于IgC区同种异型（allotype）同一种属不同个体之间免疫球蛋白具有的免疫原性，为个体型标志，存在于IgC区独特型（idiotype,Id)：同一种属、同一个体来源的抗体分子，由于其CDR区的氨基酸序列的不同，可显示不同的免疫原性，称为独特型，是每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志第三节免疫球蛋白的生物学活性识别并特异性结合抗原是抗体基本功能，其中CDR区起决定性作用Ig结合抗原表位的个数称为抗原结合价一、IgV区的功能1.中和毒素2.中和病毒3.阻止细菌黏附二、IgC区的功能（一）激活补体抗体与相应抗原结合后，暴露出CH2/CH3结构域上的补体结合位点，激活补体。IgG、IgM1.调理作用抗体通过Fc段与Fc受体结合从而增强吞噬细胞的吞噬作用，这种现象称为调理作用（二）结合Fc受体2.抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）:具有杀伤活性的细胞通过其表面表达的Fｃ受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶抗原3.介导I型超敏反应IgE与肥大细胞和嗜碱性粒细胞结合，使其致敏，当相同变应原再次进入机体即可刺激致敏靶细胞脱颗粒，释放生物活性介质，引起I型超敏反应（三）穿过胎盘和黏膜IgG是唯一可通过胎盘的Ig，是重要的自然被动免疫，对于新生儿的抗感染有重要意义sIgA可通过呼吸道和消化道黏膜，是黏膜局部免疫的主要因素第四节各类免疫球蛋白的特性IgG血清中含量最高，占血Ig总量的75％主要由脾脏及淋巴结中的浆细胞合成，出生后3个月开始,3～5岁达成人水平半衰期最长，为20～23天是再次免疫应答的主要抗体是唯一可以穿过胎盘的抗体参与ADCC及SPA协同凝集作用参与某些自身免疫病及超敏反应IgM占Ig总量的5-10％在个体发生及免疫应答中产生最早分子量最大，为五聚体天然抗体为IgM类抗体调理作用最强，在体内有重要的免疫保护作用不能通过胎盘，如脐带血IgM升高则可能发生胎儿宫内感染膜表面IgM为B细胞表面主要的抗原识别受体IgA主要由黏膜相关淋巴样组织产生，4-6个月开始合成，4-12岁达成人水平IgＡ分为IgA1和IgA2两个亚类IgA1主要存在于血清中，占血清Ig总量的10%左右，占IgA的85%IgA2主要存在于外分泌液中（SIgA），少数存在于血清中SIgA为双体结构，是黏膜局部重要的保护性抗体IgD主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占Ig的1％左右SmIgD是B细胞表面主要受体，B细胞表达SmIgD时是B细胞成熟的标志IgD的功能不清mIg的结构Ig-Ig-Ig-Ig-IgE由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆细胞产生IgE在体内含量最少，仅占Ig的0.002%左右IgE为亲细胞抗体，主要参与机体的I型超敏反应IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关G量最高可入胎A含两条泌在外M是最大早且快D的功能不明白E结肥大诱变态五类浓度高低排第五节人工制备的抗体类型1.定义指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如:免疫血清（含多种特异性抗体）。2.优点作用全面、来源广泛、制备容易缺点特异性不高、易发生交叉反应3.实际意义（1）预防、治疗感染性疾病（2）临床诊断一、多克隆抗体——第一代抗体（pdyclonalantibody,pAb）二、单克隆抗体——第二代抗体（monoclonalantibody,mAb）1.定义由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体2.优点结构均一、纯度高、特异性强、效价高、交叉反应少、成本低缺点仍有鼠源性3.单克隆抗体的应用(1)、诊断试剂(2)、研究用探针(3)、制备“生物导弹”(4)、放射免疫测定法三、基因工程抗体——第三代抗体(geneticengineeringantibody)1.定义在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体。2.举例人-鼠嵌合抗体(chimericantibody)小分子抗体双特异性抗体(bispecificantibody)思考题名词：IgADCC单克隆抗体免疫球蛋白的结构和功能区免疫球蛋白的生物学功能