免疫球蛋白与抗体

第十二章免疫球蛋白与抗体学习目标掌握：免疫球蛋白的基本结构与功能。熟悉：各类免疫球蛋白的生物学功能。了解：抗体制备的方法。2020/3/17•抗体（Ab）是指B细胞或记忆B细胞接受抗原刺激后，增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异结合的球蛋白。主要存在于血清等体液中，显示免疫功能。•免疫球蛋白（Ig）具有抗体活性或化学结构与抗体相似的的球蛋白。可分为分泌型（sIg）和膜型（mIg）。？分泌型：Ab膜型：BCRIg(1)抗体与免疫球蛋白在本质上是一致的。(2)抗体是与抗原相对应的一个概念，着重点在其生物学活性；免疫球蛋白是结构和化学本质上的概念。(3)抗体都是免疫球蛋白，免疫球蛋白质并非都是抗体，它包括抗体球蛋白、异常免疫球蛋白等。抗体与免疫球蛋白的关系：第一节免疫球蛋白的结构与活性一、免疫球蛋白的基本结构：经二硫键共价结合2条重链和2条轻链-S-S-S-SS-SNCLLHH（以IgG为例）可变区（variableregion,V区）恒定区（constantregion,C区）可变区VL，VH恒定区CL,CH1，CH2，CH3-S-S-S-SS-SNNLHVLCLVHCH1CH2CH3C超变区（hypervariableRegionHVR），或称互补决定区（complementarydeterminingregion，CDR）是抗体和抗原决定簇互补结合的区域，分别称为CDR1、CDR2、CDR3。V区其他部分相对比较保守，称做骨架区（frameregion，FR）FR1CDR1FR2CDR2FR3CDR3FR4V区2020/3/17可变区（variableregion，V）——靠近N端H链约l/4或1/5和L链约1/2的氨基酸的种类、排列顺序与构型变化很大，称为H链和L链的可变区。V区为VH和VL。超变区（hypervariableregion,HVR）或称互补决定区（complementarity-determiningregion,CDR）——每条链各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序高度可变，称为超变区或互补决定区。骨架区（frameworkregion,FR）——V区的非HVR区变化较小，结构较稳定，称为骨架区。1.可变区2020/3/17Ig的多肽链羧基端（C端），H链的3/4或4/5（IgE、IgM）和L链的1/2氨基酸的数量、种类、排列顺序、构型及含糖量均较稳定，称为恒定区（C区），分别称为CH和CL。2.恒定区含有较大量的Pro（脯氨酸）具有柔韧性，可折叠，分别形成T型和Y型-S-S-S-SS-SNNCLHVHCH1CH2CH33.铰链区绞链区：1.概念：两条重链间二硫键连结处附近的重链恒定区，即CH1和CH2之间大约有30个氨基酸残基的区域，称为绞链区。2.特点：由2~5个二硫键，CH1尾部和CH2头部小肽链构成。能自由折叠可以转动，弹性好，易被各种专一性不同的蛋白酶水解。当与抗原结合时，与抗原结合，另外亦可暴露CH2上的补体结合位点。3.原因：含大量脯氨酸和二硫键二、免疫球蛋白的功能区也称结构域（domain）轻链:VL，CL重链:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA和IgD)多一个CH4（IgM和IgE）2020/3/17免疫球蛋白各结构域的主要功能：VH和VL---抗原结合部位；CH1～3和CL---Ig遗传标志所在；CH2(IgG)、CH3(IgM)---C1q结合部位；CH2～CH3(IgG)---结合并通过胎盘；CH3(IgG)---FcγR结合部位；CH4(IgE)---FcεR结合部位。二、免疫球蛋白的水解片段与生物学活性木瓜蛋白酶（Papain）IgGFab段：抗原结合片段Fc段：可结晶片段胃蛋白酶（Pepsin）IgGF(ab′)2：具有双价抗体活性pFc′：无生物学活性意义：阐明Ig分子生物学作用；构建基因工程抗体。(1)木瓜蛋白酶水解片段：木瓜蛋白酶将Ig分子铰链区近N端的两条H链裂解为两个完全相同的抗原结合片段（Fab段）和一个可结晶片段（Fc段）。(2)胃蛋白酶水解片段：胃蛋白酶将H链从链间二硫键近C端处切断，形成1个能与抗原特异性结合的大片段F(ab’)2和一些小分子多肽碎片pFc’。Fc片段的组成与生物学活性每个Fc片段由重链C端1/2部分组成，由CH2和CH3组成。该片段无结合抗原活性，但与抗体的生物学活性有密切关系。如：与补体结合活化补体，与带Fc受体的细胞结合，引起各种生物学效应。1.与免疫球蛋白选择性通过胎盘有关。2.与补体结合，活化补体有关。3.决定免疫球蛋白分子的亲细胞性。4.与免疫球蛋白通过粘膜进入外分泌液有关。5.决定各类免疫球蛋白的抗原特异性。Fc片段的生物学活性：二、免疫球蛋白的生物学活性一、识别并特异性结合抗原抗体分子：单体（IgG,IgE)---2价二聚体(分泌型IgA)---4价五聚体(IgM)---10价（5价）实际意义:体内：中和效应---中和毒素和病毒体外：与Ag结合---抗原或抗体检测三、结合介导免疫细胞活性(1)调理作用（opsonization）：抗体IgG的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgGFcR结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用；(2)ADCC：抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表面表达的Fc受体识别结合于靶抗原上的抗体Fc段，直接杀伤靶抗原；(3)介导超敏反应：Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型超敏反应。四、穿过胎盘和粘膜二、激活补体系统Ab(IgM、IgG)+AgC1q补体经典途径IgG4、IgA和IgE的凝聚物补体旁路途径四、免疫球蛋白的其他成分1.连接链（joiningchain，J链)(1)化学本质：浆细胞分泌的多肽链(2)存在：IgM（五聚体）,sIgA（双体）.2.分泌片（secretorypiece,SP）(1)化学本质:多肽链(70kD)(2)来源：粘膜上皮细胞(3)作用：a.帮助IgA穿越黏膜b.保护sIgA抵抗蛋白酶的水解作用（一）类：依据其重链C区的理化性质及抗原性差异。重链决定免疫球蛋白种类。第二节免疫球蛋白的种类和抗原决定簇免疫球蛋白重链IgGγIgAαIgMμIgDδIgEε一、免疫球蛋白的种类（二）亚类：根据重链C区的微细结构、二硫键的位置与数目、抗原性的不同分为亚类。IgG：IgG1,IgG2,IgG3,IgG4IgA：IgA1,IgA2IgM:IgM1,IgM2如：小鼠：IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3人：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4（三）型(根据轻链C区抗原特异性不同分型)：（1）根据轻链C区的抗原性不同，分为κ、λ两个型。（2）每个Ig分子中的两条轻链都是相同的，在一个Ig单体分子上不可能同时出现κ和λ两种轻链。第三节各类免疫球蛋白的特性和功能IgG一般特性：单体分子；四个亚类；血清中含量最高(75%Ig)；半衰期最长(21～23天)；3～5岁达成人水平IgG是抗感染的主要抗体，参与组织、黏膜层的抗感染免疫应答，大多数抗菌、抗病毒抗体、抗毒素都为IgG类。IgG是五类免疫球蛋白中唯一能够通过胎盘的抗体，在新生儿被动免疫中起着重要的作用。2020/3/17IgG1,IgG2andIgG4IgG3IgG1,IgG2andIgG4IgG1,IgG2andIgG4IgG3IgG3(1)单体分子；(2)四个亚类；(3)血清中含量最高的Ig；(4)半衰期最长（20~23天)；(5)出现晚,3～5岁达成人水平；(6)可与SPA结合。1.一般特性2020/3/17(1)通过胎盘（新生儿抗感染）；(2)激活补体（裂解细胞）；(3)调理作用（促进吞噬）；(4)介导ADCC（细胞毒作用）。2.生物学活性2020/3/17(1)抗感染；(2)自身抗体自身免疫病；(3)介导变态反应(Ⅱ、Ⅲ型)；(4)封闭抗体肿瘤细胞逃逸；(5)亲合层析法IgG纯化。3.实际意义IgM1.五聚体，分子量最大(900kd)，又称巨球蛋白；2.人类发育过程中最早合成的Ig；3.体液免疫应答最先产生的Ig---感染早期免疫；4.占血清Ig含量的5～10%；5.半衰期:5天---血清中特异性IgM水平增高提示有近期感染；6.激活补体；7.IgM不能通过胎盘脐带血或新生儿血清中IgM水平升高表明胎儿有宫内感染1.血清型IgA：单体，存在于血清中，占10%-20%；2.分泌型IgA（SIgA):含J链和分泌片的二聚体，主要存在于消化道、生殖道和呼吸道及初乳、唾液和泪液中。在各种分泌液中含量是比较高的；3.SIgA是参与机体粘膜免疫的主要抗体，在预防接种中，可通过滴鼻、点眼、饮水，喷雾途径建立粘膜免疫力。2020/3/17血清型：IgA1，单体；分泌型：IgA2，二聚体,黏膜局部浆细胞合成；1.两种类型2.半衰期为6d；3.占血清Ig含量的5%～15%；4.黏膜局部抗感染免疫；5.聚合IgA激活补体替代途径。JChainSecretoryPieceJChainSecretoryPiece1.单体分子形式存在；2.血清中含量最低(占Ig的0.002%)；3.亲细胞性抗体；4.呼吸道和消化道固有层中浆细胞产生；5.与肥大细胞、嗜碱性粒细胞抗原结合，介导I型超敏反应；6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异性IgE水平增高。1.单体分子形式存在，不稳定，易降解；2.占血清Ig含量极低，1%左右；3.成熟B细胞膜的主要抗原特异性受体，B细胞重要表面标志；4.与免疫记忆有关第三节人工制备的抗体一、多克隆抗体（polyclonalantibody）：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）。二、单克隆抗体（monoclonalantibody,McAb）由单一克隆B细胞杂交瘤细胞产生的，只识别一种抗原表位的具有高度特异性的抗体特点：具有高度均一性。三、基因工程抗体(geneticengineeringantibody)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。人-鼠嵌合抗体(chimericantibody)改形抗体(reshapedhumanizedantibody)单链抗体(singlechainfragmentvariable，scFv)双特异性抗体(bispecificantibody)：