第3讲免疫免疫球蛋白

一、基本概念1.抗体(antibody,Ab)——指B细胞在识别抗原后经过增殖、分化成浆细胞所合成、分泌的，能与相应抗原发生特异性结合的球蛋白。这个概念主要是从生物学功能上讲抗体球蛋白主要分布在区，但抗体≠球蛋白2.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。免疫球蛋白是从化学结构上讲的抗体都是Ig，而Ig不一定都是抗体与抗体有关的诺贝尔奖获得者Ig基因结构Tonegawa1987单克隆抗体Koler,Milstein&Jerne1984放射免疫测定Yalow1977抗体分子结构Edelman&Poter1972抗体生成、吞噬Ehrlich&Metchnikoff1908血清治疗vonBering1901二、免疫球蛋白的结构（抗体的结构）(一)基本结构（单体分子）1.分子组成与构型单体Ig由两对相同的多肽链借链间二硫键相连而成，形似英文大写“Y”Ig=2×(重链+轻链)2.重链（heavychain,H链）由450-550个氨基酸残基组成，分子量约50-75kD。H链：,,,,.(Ig)IgA,IgG,IgM,IgD,IgEIg的类重链的免疫原性因其恒定区的氨基酸组成和排列顺序不同而异。Ig亚类就同一类Ig，据其重链铰链区的氨基酸组成和重链二硫键的数目和位置的差异，又可分为不同的亚类。IgG可分为IgG1-IgG4；IgA可分为IgA1和IgA2。3.轻链(L链)每肽链大约由214个氨基酸残基组成，分子量约25kD。据其免疫原性不同分为、两个型。▽1个Ig分子的两条轻链的型别是相同的。▽同一类Ig分子中既有型、又有型。(二)Ig肽链的分区1.可变区(V区)2.恒定区(C区)N端C端VariableregionConstantregion高变区(hypervariableregions,HVR)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，或互补决定区(complementaritydeterminingregion,CDR)，两条肽链的6个高变区共同构成一个与相应抗原表位特异性结合部位，即形成一个与相应抗原表位互补的表面，决定了抗体的特异性。可变区(V区)N-末端1/2L+1/4(1/5)H骨架区——维持高变区的空间构型因其氨基酸的种类和排列顺序随抗体特异性的不同而千变万化HVR1(CDR1)、HVR2(CDR2)和HVR3(CDR3)表示，一般CDR3变化程度最高。恒定区(C区)N端C端constantregion恒定区(C区)C-末端1/2L+3/4(4/5)H该肽段的氨基酸种类和排列顺序在同一种属动物的同一类Ig中都比较恒定3.铰链区⊕位于重链的CH1与CH2之间，包括H链间的二硫键；⊕富含脯氨酸,极富弹性；⊕有利于Ab与Ag的结合；⊕对蛋白酶敏感。⊕IgM和IgE无铰链区。Hingeregion4.结构域指Ig的H、L链中大约由110个氨基酸构成的多肽段，因具有某种生物学功能，以前又称为功能区。是一种由链内二硫键连接的球形结构(domain)。是Ig发挥各种功能的基本单位。IgG分子由两条H链和两条L链共价结合而成。轻链包括VL和CL两个结构域，重链含有1个VH和3个CH结构域。VH和VL共同组成抗原结合部位。Ig分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。L链：VL、CLH链：VH、CH1、CH2、CH3、CH4(IgM、IgE)分区二级结构---β片层Ig是由几股多肽链折叠而成的两个反向平行的β片层，两个β片层由一个链内二硫键垂直连接，形成“三明治”状的“β桶状结构”。这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠，具有这类独特折叠结构的分子不仅有Ig，其他许多膜型和分泌型分子也含有该类结构，因此这类分子被统称为免疫球蛋白超家族(immunoglobulinsuperfamily,IgSF)。(三)免疫球蛋白的其它成分1.J链(joiningchain)由浆细胞合成的一富含半胱氨酸的多肽链；2.分泌片(secretorypiece,SP)▽具有保护SIgA的作用。是SIgA分子上的一个辅助成分。功能:将单体Ig分子连接成为多聚体：SIgA二聚体和IgM五聚体。▽介导IgA的转运。(四)Ig的水解片段1.IgG的木瓜蛋白酶水解片段IgG2FabFc木瓜蛋白酶十fragmentofantigenbinding①中文：抗原结合片段(1)Fab②组成：一条完整的L链和一条H链N端1/2L+(VH+CH1)③功能：结合抗原即具有抗体活性，抗原结合价=1crystallizablefragment①中文:可结晶片段。(2)Fc②组成:二条H链C端1/2(CH2+CH3，包括铰链区)。③功能:Fc段无抗原结合活性，是Ig与效应分子(如补体)或细胞(如巨噬细胞、肥大细胞等)相互作用的部位。2.IgG胃蛋白酶水解片段IgGF(ab’)2pFc’胃蛋白酶十由两个Fab片段加铰链区组成，抗原结合价=2。F(ab’)2由于F(ab’)2片段保留了结合相应抗原的生物学活性，又避免了Fc段免疫原性可能引起的副作用，因而被广泛用作生物制品。三、免疫球蛋白(抗体)的功能1.V区的功能2.C区的功能V区:识别并特异性结合抗原1.V区的功能▽中和作用(病毒、毒素)▽阻断病原入侵▽B细胞表面的IgM和IgD等(称为BCR)能特异性地识别抗原▽体外的抗原-抗体结合反应2.C区的功能C1qr2s2(1)激活补体(2)结合细胞Fc受体▽介导调理作用▽介导ADCC作用▽介导I型超敏反应(3)穿越胎盘(IgG)(4)穿过黏膜(sIgA)调理作用(opsonization)含义:指IgG抗体(IgG1和IgG3)的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFc受体(FcR)结合，从而增强吞噬细胞的吞噬功能的作用，称为Fc调理。Fc调理----抗原+IgGFc+吞噬细胞表面IgGFc受体-----促吞噬ADCC作用(antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)中文：抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用。ADCC----靶细胞+IgGFc+效应细胞表面IgGFc受体-----促杀伤靶细胞含义：指具有杀伤活性的细胞(如NK细胞、单核巨噬细胞及中性粒细胞等)通过其表面表达的Fc受体(FcR)结合包被于靶细胞(如细菌或肿瘤细胞)上的抗体的IgG的Fc段，直接杀伤靶细胞。FcRantibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用AbEffectorcellTargetcell表达Fc受体的组织细胞(NK、M、中性粒细胞)，通过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的的靶细胞。ADCCNK靶细胞介导ADCC经典途径激活补体C1qr2s2调理吞噬作用抗体C区介导的的抗病毒效应四、五类免疫球蛋白的特性与作用IgGIgMIgAIgDIgEIgG(1)一般特性①单体Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)③半衰期最长②血清中含量最多④亲和力高⑤分布广,为抗感染主力(2)IgG免疫效应作用①中和作用④ADCC②激活补体(IgG1、2、3)⑤通过胎盘(IgG1、2、3)③调理作用IgM(1)分子组成(2)合成时间：是最早合成的Ig①五聚体②分子量最大③有CH4，无铰链区(3)IgM占血清免疫球蛋白总量5~10%，在体内维持的时间较短，消失快①个体发育中——最早产生②初次免疫应答中——最早产生IgM(4)免疫效应作用①激活补体②发挥早期抗感染作用③B细胞抗原识别受体(BCR)部分为IgM(mIgM)。人类天然ABO血型抗体为IgM类风湿因子为IgM④免疫学诊断(宫内和早期)IgA(1)分子组成与分布(2)分泌型IgA的免疫效应作用①血清型IgA：为单体分子①黏膜局部抗感染作用②自然被动免疫作用，即婴儿从母乳中获得sIgA②分泌型IgAIgD血清IgD的确切功能尚未清楚膜结合型IgD(mIgD)是BCR的重要组成成分。mIgD是B细胞分化成熟的标志成熟的B细胞表面抗原受体为mIgM+mIgD未成熟的B细胞表面仅表达mIgM活化B细胞或记忆B细胞表面的mIgD逐渐消失IgE(1)合成与分布(2)特性单体、含量最少的Ig①与I型变态反应有关有CH4、无铰链区(3)意义②参与抗寄生虫感染对肥大细胞、嗜碱性粒细胞有亲嗜性五、人工制备抗体⊕多克隆抗体(polyclonalantibody,PAb)⊕单克隆抗体(monoclonalantibody,mAb)(一)多克隆抗体(polyclonalantibody,pAb)多克隆抗体----是由含多种抗原表位的抗原物质，刺激、活化多个B细胞克隆所产生的针对多种抗原表位的不同抗体的混合。▽来源广泛,但不易大量制备。▽特异性不高，常出现交叉反应。(二)单克隆抗体(monoclonalantibody,mAb)1.概念单克隆抗体——由一个B细胞克隆产生的识别单一抗原表位的同源抗体。2.制备单抗的总原理将有抗原特异性、但寿命较短的浆细胞与无抗原特异性但长寿，并且可无限分裂的骨髓瘤细胞融合，形成能产生抗体的杂交瘤细胞，经过筛选便得到能产生只识别一种抗原表位的抗体的杂交瘤细胞。3.单克隆抗体的特点⊕高度特异性⊕高度均一性(类、亚类、型都相同)⊕纯度高、高效价⊕高产量（可连续生产）4.单克隆体抗在医学中的应用⊕诊断各类病原体⊕肿瘤特异性抗原和肿瘤相关抗原的检测⊕检测淋巴细胞的表面标志⊕“生物导弹”(三)基因工程抗体(geneticengineerantibody）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。制备基因工程抗体----将部分或全部人源抗体的编码基因，克隆到真核或原核表达系统中，体外表达人-鼠嵌合或人源化抗体；或转基因至剔除自身抗体编码基因的小鼠体内，通过抗原免疫，取能表达人抗体的B细胞来制备杂交瘤细胞，即可获得人源单抗。