細胞與分子免疫學_2研究生免疫球蛋白

1、整理課件整理課件1968和和1972年年WHO和國際免疫學會決定，將具有抗體活性和國際免疫學會決定，將具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白稱為免疫球蛋白?；蚧瘜W結構與抗體相似的球蛋白稱為免疫球蛋白。 B淋巴細胞在有效的抗淋巴細胞在有效的抗原刺激下分化為漿細胞，產(chǎn)生具有與相應抗原發(fā)生特原刺激下分化為漿細胞，產(chǎn)生具有與相應抗原發(fā)生特異性結合的免疫球蛋白，這類免疫球蛋白稱為抗體。異性結合的免疫球蛋白，這類免疫球蛋白稱為抗體。 Ig是化學結構上的是化學結構上的概念；概念； Ab是生物學功能上的概念；所有的是生物學功能上的概念；所有的Ab都屬于都屬于 Ig；并非所有的；并非所有的Ig 都具有都具有A

2、b 的活性。的活性。整理課件由由4條肽鏈通過鏈間條肽鏈通過鏈間S-S雙硫鍵連接雙硫鍵連接而成，其中兩條分子量較大的鏈稱重鏈（而成，其中兩條分子量較大的鏈稱重鏈（Heavy chain，H鏈），兩條分子量較小鏈的稱輕鏈（鏈），兩條分子量較小鏈的稱輕鏈（Light chain，L鏈）。鏈）。 據(jù)氨基酸（據(jù)氨基酸（aa）組成及序列的差異（抗原）組成及序列的差異（抗原性）將性）將H鏈分為鏈分為5類，類， 、 、 、 、 鏈；鏈；其分別對應于，其分別對應于，IgA、IgD、IgE、IgG、IgM五類五類Ig。 第一節(jié)第一節(jié) 免疫球蛋白的結構和功能免疫球蛋白的結構和功能整理課件 CH1VLCLVHCH2

3、CH3Hinge RegionCarbohydrateDisulfide bondImmunoglobulin Structure整理課件據(jù)據(jù)aa組成及序列的差異將組成及序列的差異將L鏈分為鏈分為2型，型， 、 型，型， ： 為為2：1（人）。（人）。天然天然Ig單體中，兩條單體中，兩條重鏈是同類的，重鏈是同類的，兩條兩條輕鏈是同型的。輕鏈是同型的。在在Ig近近N端端L鏈的鏈的1/2和和H鏈的鏈的1/4（ 、 、 ）或）或1/5（ 、 ）范圍內(nèi)，因）范圍內(nèi)，因aa組成及序列變化較大，組成及序列變化較大，故稱故稱可變區(qū)（可變區(qū)（Variable region，V區(qū)）。區(qū)）。 在在Ig近近C端端L

4、鏈的鏈的1/2和和H鏈的鏈的3/4（ 、 、 ）或）或4/5（ 、 ）范圍內(nèi)，因）范圍內(nèi)，因aa組成及序列變化相對組成及序列變化相對穩(wěn)定故稱穩(wěn)定故稱恒定區(qū)（恒定區(qū)（Constant region，C區(qū)）。區(qū)）。 整理課件 CH1VLCLVHCH2 CH3Hinge RegionCarbohydrateDisulfide bondImmunoglobulin Structure整理課件超變區(qū)超變區(qū)（HVR1、2 、 3）、互補性決定區(qū)、互補性決定區(qū)（CDR1、CDR2、CDR3），又稱，又稱Ig獨特型決定簇獨特型決定簇（Idiotype）;整理課件是各類、亞類、型、亞型是各類、亞類、型、亞型Ig

5、遺傳標記遺傳標記 所在部位所在部位;補體補體C1q的結合位點；的結合位點； IgG 借助借助 CH2通過胎盤，發(fā)揮被動免疫作用；通過胎盤，發(fā)揮被動免疫作用； IgG的的CH3與中性粒、巨噬細胞表面表達的與中性粒、巨噬細胞表面表達的 Fc R結合，完成免疫調(diào)理作用；結合，完成免疫調(diào)理作用；與與NK細胞細胞 表面表達的表面表達的Fc RIII結合，完成結合，完成ADCC作用；作用； IgE的的CH4與肥大和嗜堿性粒細胞表與肥大和嗜堿性粒細胞表 面表達的面表達的Fc R結合，完成結合，完成I型超敏反型超敏反 應；應；T Y整理課件 CH1VLCLVHCH2 CH3Hinge RegionCarboh

6、ydrateDisulfide bondImmunoglobulin Structure整理課件 Fab（Fragment of antigen-binding） Ag binding Valence = 1 Specificity determined by VH and VLPapainFcFab Fc（Crystalizable fragment） Effector functions整理課件 F(ab)2 Ag binding Valence =2 pFc No effector functionsPepsinpFc PeptidesF(ab)2整理課件整理課件由漿細胞合成，功能是將由

7、漿細胞合成，功能是將 單體單體Ig分子連接為多聚體。如分子連接為多聚體。如2個個IgA單體形單體形 成二聚體；成二聚體；5個個IgM單體是形成五聚體。單體是形成五聚體。整理課件由黏膜上皮細胞由黏膜上皮細胞 合成和分泌，功能是保護分泌型合成和分泌，功能是保護分泌型IgA或或 的的 IgM鉸鏈區(qū)免受蛋白酶的降解。鉸鏈區(qū)免受蛋白酶的降解。整理課件整理課件（1）免疫調(diào)理作用）免疫調(diào)理作用（2）ADCC（3）介導）介導I型超敏反應型超敏反應（4）人）人IgG的的Fc段與段與SPA結合結合整理課件整理課件Ab的生物學活性的生物學活性整理課件 第二節(jié)第二節(jié) 免疫球蛋白編碼基因和抗體的多樣性免疫球蛋白編碼基因

8、和抗體的多樣性 人類人類B淋巴細胞存在三個編碼淋巴細胞存在三個編碼Ig的基因庫，的基因庫，即重鏈即重鏈H基因庫及基因庫及輕鏈輕鏈 、 基因庫，它們分別基因庫，它們分別位于第位于第14、2及及22號染色體上。號染色體上。 整理課件 由由3個基因所編碼：個基因所編碼：V基因、基因、J基因編碼可變基因編碼可變區(qū)；區(qū)；C基因編碼恒定區(qū)，即基因編碼恒定區(qū)，即V-J-C。整理課件V基因節(jié)段有基因節(jié)段有90個，呈簇狀串聯(lián)排列個，呈簇狀串聯(lián)排列（V1Vn，n=90），其中含），其中含30個假基因（指無功能個假基因（指無功能性表達或只表達無功能產(chǎn)物的缺陷基因，但它可通過突性表達或只表達無功能產(chǎn)物的缺陷基因，但它

9、可通過突變、置換及重排形成新的功能性基因，為可變區(qū)的多樣變、置換及重排形成新的功能性基因，為可變區(qū)的多樣性提供后備基因）。性提供后備基因）。V編碼編碼V區(qū)區(qū)110aa中的中的196aa； 整理課件每個每個V前都有一個前都有一個L序列（序列（Leader），編），編碼產(chǎn)物為前導肽，對輕鏈蛋白合成至關重要；碼產(chǎn)物為前導肽，對輕鏈蛋白合成至關重要；位于位于VV下游，也呈串聯(lián)排列，含下游，也呈串聯(lián)排列，含5 5個基因節(jié)個基因節(jié)段，編碼段，編碼V V區(qū)區(qū)110aa110aa中的中的9797110aa110aa；只含單個外顯子，編碼只含單個外顯子，編碼C C區(qū)蛋白。區(qū)蛋白。 整理課件V基因節(jié)段有基因節(jié)段有

10、60個，呈簇狀串聯(lián)排列（個，呈簇狀串聯(lián)排列（V 1Vn，n=60），其中含），其中含30個假基因個假基因 ；每個每個V前都有一個前都有一個L序列（序列（Leader），編），編碼產(chǎn)物為前導肽，對輕鏈蛋白合成至關重要；碼產(chǎn)物為前導肽，對輕鏈蛋白合成至關重要；整理課件C1C7代表各個亞型代表各個亞型鏈的基因節(jié)段，其中含鏈的基因節(jié)段，其中含4個個功能基因節(jié)段和功能基因節(jié)段和3個假基因。個假基因。整理課件 由四個基因所編碼：由四個基因所編碼：V基因、基因、D基因、基因、J基因基因編碼可變區(qū)；編碼可變區(qū)；C基因編碼恒定區(qū)，即基因編碼恒定區(qū)，即V-D-J-C。 整理課件VH基因節(jié)段有基因節(jié)段有95個，成簇

11、狀串聯(lián)排列個，成簇狀串聯(lián)排列（VH1VHn，n=95），其中含），其中含45個假基因。每個個假基因。每個VH前都有一個前都有一個L序列（序列（Leader），其作用是在合成重鏈時），其作用是在合成重鏈時將重鏈固定在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。將重鏈固定在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。LnVHn編碼疏水前導編碼疏水前導肽和肽和CDR1及及CDR2；C DH(1-23)整理課件DH有有23個節(jié)段，成簇狀串聯(lián)排列；個節(jié)段，成簇狀串聯(lián)排列；JH有有9個節(jié)段，其中個節(jié)段，其中6個功能基因和個功能基因和3個偽基因。個偽基因。DHJH編編碼碼CDR3，JH編碼可變區(qū)的骨架部分（編碼可變區(qū)的骨架部分（Framework region）

12、。）。 C DH(1-23)整理課件CH基因節(jié)段在染色體上的排列順序與其編基因節(jié)段在染色體上的排列順序與其編碼的碼的Ig在體內(nèi)成熟的順序相似，分別是在體內(nèi)成熟的順序相似，分別是CC C3C1C1C2C4CC2。除。除C 以外，以外，其他其他CH基因節(jié)段都有一個轉換區(qū)（基因節(jié)段都有一個轉換區(qū)（Switch region，S區(qū)），其作用是控制區(qū)），其作用是控制Ig類型轉換；類型轉換；C DH(1-23)整理課件每個每個CH基因基因節(jié)段后分別排列著節(jié)段后分別排列著S和和M兩基因，兩基因，S即分泌型，即分泌型，M即膜即膜結合型，如結合型，如CSM、C S M 。 C DH(1-23)整理課件 在在B細

13、胞分化和發(fā)育過程中，細胞分化和發(fā)育過程中，一部分基因節(jié)段互相接近、重新排列，形成功能一部分基因節(jié)段互相接近、重新排列，形成功能性的免疫球蛋白基因單位，此過程稱性的免疫球蛋白基因單位，此過程稱基因重排基因重排（Gene Rearrangement）。功能性的免疫球蛋）。功能性的免疫球蛋白基因單位進行轉錄，經(jīng)轉錄后的加工，再表達白基因單位進行轉錄，經(jīng)轉錄后的加工，再表達為免疫球蛋白。為免疫球蛋白。 整理課件選擇一個選擇一個DH與一與一個個JH節(jié)段連接（節(jié)段連接（DHJH），再選擇一個），再選擇一個VH與與DHJH相連，一旦相連，一旦VHDHJH重排成功且得到功能性重排成功且得到功能性表達，其產(chǎn)物就

14、會抑制另一條染色體上等位基因重排，表達，其產(chǎn)物就會抑制另一條染色體上等位基因重排，此現(xiàn)象稱為等位基因排除。其產(chǎn)物同時啟動輕鏈可變此現(xiàn)象稱為等位基因排除。其產(chǎn)物同時啟動輕鏈可變區(qū)的基因重排；區(qū)的基因重排； C DH(1-23)整理課件鏈基因優(yōu)于鏈基因優(yōu)于鏈鏈基因重排。選擇一個基因重排。選擇一個V與一個與一個J節(jié)段連接節(jié)段連接VJ，其產(chǎn)物就會發(fā)生等位基因排除，同時也會抑制其產(chǎn)物就會發(fā)生等位基因排除，同時也會抑制鏈基鏈基因重排，稱為同型排除。當兩條染色體上的因重排，稱為同型排除。當兩條染色體上的鏈基因鏈基因重排都失敗時，才會啟動重排都失敗時，才會啟動鏈基因重排。兩條染色體鏈基因重排。兩條染色體上的上

15、的VH基因都是無產(chǎn)物重排，或基因都是無產(chǎn)物重排，或基因和基因和基因都是基因都是無產(chǎn)物重排，細胞凋亡（無產(chǎn)物重排，細胞凋亡（Apoptosis）。）。 整理課件可變區(qū)的基因重排受基因節(jié)段側面的重組信號序可變區(qū)的基因重排受基因節(jié)段側面的重組信號序列（列（RSS）控制，遵循）控制，遵循1223規(guī)律且與規(guī)律且與DNA損傷修復系統(tǒng)有關。損傷修復系統(tǒng)有關。 整理課件每個每個CH（C除外）前都含一除外）前都含一個個S區(qū)（短的串聯(lián)重復序列），區(qū)（短的串聯(lián)重復序列），S區(qū)與重鏈類型轉換有關。區(qū)與重鏈類型轉換有關。在在B細胞分化過程中細胞分化過程中，V-D-J的重排及其與的重排及其與C的連接是不的連接是不依賴抗原

16、刺激，重排的依賴抗原刺激，重排的V-D-J與與C和和C連接，經(jīng)轉錄加連接，經(jīng)轉錄加工，此時在工，此時在B細胞表面表達細胞表面表達mIgM和和/或或mIgD。成熟的成熟的B細胞在抗原刺激下細胞在抗原刺激下， B細胞在分泌細胞在分泌IgM和和/或或IgD的同時，的同時，V-D-J從與從與C基因連接轉換到與基因連接轉換到與C或或C或或C的連接，完成了類型轉換。的連接，完成了類型轉換。C DH(1-23)整理課件重鏈的重鏈的V-D-J連接（連接（95個個V基因、基因、23個個D基因，基因，9個個J基因）；輕鏈的基因）；輕鏈的V-J-C（90個個V基基因、因、5個個J基因、一個基因、一個C基因；基因；6

17、0個個V基因、基因、7個個J基因和基因和C基因）；基因）；發(fā)生在發(fā)生在D-J、V-D-J、V-J連接連接時，時，1密碼子錯位；密碼子錯位；2框架（框架（ORF）移位；）移位；3N-序列序列插入；插入；體細胞突變也可以產(chǎn)生體細胞突變也可以產(chǎn)生Ig的多的多樣性。樣性。 整理課件3、重排過程整理課件 第三節(jié)第三節(jié) 基因工程抗體基因工程抗體（Genetic Engineering Antibody） 單克隆抗體單克隆抗體(McAb)在臨床疾病診斷和治療在臨床疾病診斷和治療中已發(fā)揮了很大的作用，但以下幾點限制了抗體中已發(fā)揮了很大的作用，但以下幾點限制了抗體的導向治療：的導向治療：（1）鼠源性）鼠源性Mc

18、Ab在人體內(nèi)易誘導免疫應答；在人體內(nèi)易誘導免疫應答；（2）人的）人的McAb制備甚為困難。制備甚為困難。 整理課件 原理：原理：保留鼠保留鼠IgIg可變區(qū)部分，將其恒定區(qū)用人可變區(qū)部分，將其恒定區(qū)用人IgIg取代。取代。方法：方法：PCR克隆克隆鼠鼠可變區(qū)基因和可變區(qū)基因和人人恒定區(qū)基因，恒定區(qū)基因，將兩將兩 基因連接，并插入原核或真核表達載體中，并基因連接，并插入原核或真核表達載體中，并 導入大腸桿菌或轉染真核細胞，就可表達出嵌導入大腸桿菌或轉染真核細胞，就可表達出嵌 合抗體分子。合抗體分子。優(yōu)點：優(yōu)點：親和力保持良好。親和力保持良好。缺點：缺點：含鼠含鼠IgIg可變區(qū)的異源性，仍可變區(qū)的異源性，仍易誘導人免疫應答易誘導人免疫應答。 整理課件 原理：原理：僅保留鼠僅保留鼠IgIg可變區(qū)可變區(qū)CDR部分，將部分，將IgIg其它區(qū)域都其它區(qū)域都 用人用人IgIg取代。取代。方法：方法：CDR序列的獲得通常采用序列的獲得通常采用PCR技術。技術。 優(yōu)點：優(yōu)點：大大降低了鼠抗體的免疫原性。大大降低了鼠抗體的免疫原性。缺點：缺點：親和力不佳。親和力不佳。又稱重構抗體或改形抗體（又稱重構抗體或改形抗體（Reshaped Antibody）整理課件 原理：原理：將鼠將鼠Ig Fv中的中的VH和和VL兩肽鏈用不同的連接物兩