抗體的基本結(jié)構(gòu)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上免疫球蛋白目錄 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5. 6.5. 1. 2. 3. 4.6. 1. 2. 3.7. 1. 2.8. 1. 2. 3. 4. 5.9. 1. 2. 3.10. 11. 1. 2.12.具有活性的蛋白稱為，又稱為抗體。是由機體的在的下分化、分裂而成的一組特殊球蛋白。人和動物的中的免疫球蛋白極不均一，其組成、大小、電荷、活性等都有很大差異，約占機體全部血的2025。目前已在人、小鼠等血清中先后分純得到5類免疫球蛋白，1968年，統(tǒng)一命名為免疫（）、（）、免疫球蛋白A（）、（）、（）。免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)Porter等對血清IgG

2、抗體的研究證明，單體分子的基本結(jié)構(gòu)是由四條肽鏈組成的。即由二條相同的分子量較小的肽鏈稱為輕鏈和二條相同的分子量較大的肽鏈稱為重鏈組成的。輕鏈與重鏈?zhǔn)怯啥蜴I連接形成一個四肽鏈分子稱為Ig分子的，是構(gòu)成免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)。Ig單體中四條肽鏈兩端游離的或的方向是一致的，分別命名為氨基端（N端）和羧基端（C端）。圖2-3 免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)示意圖輕鏈和重鏈由于蛋白（M蛋白）是均一性球蛋白分子，并證明本周蛋白（BJ）是Ig分子的L鏈，很容易從患者和中純化這種蛋白，并可對來自不同患者的進行，從而為Ig分子序列分析提供了良好的材料。1輕鏈（lightchain,L） 輕鏈大約由214個氨基酸殘

3、基組成，通常不含碳水，分子量約為24kD。每條輕鏈含有兩個鏈內(nèi)二硫鍵所組成的環(huán)肽。L鏈共有兩型：kappa()與lambda()，同一個天然Ig分子上L鏈的型總是相同的。正常人血清中的：約為2：1。2重鏈（heavychain,H鏈） 重鏈大小約為輕鏈的2倍，含450550個氨基酸殘基，分子量約為55或75kD。每條H鏈含有45個鏈內(nèi)二硫鍵所組成的環(huán)肽。不同的H鏈由于氨基酸的排列順序、二硫鍵的數(shù)目和們置、含糖的種類和數(shù)量不同，其抗原性也不相同，根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為5類：鏈、鏈、鏈、鏈和鏈，不同H鏈與L鏈（或鏈）組成完整Ig的分子分別稱之為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。、和鏈

4、有4個環(huán)肽，和鏈含有5個環(huán)肽。重鏈（heavy chain,H鏈）由450570個氨基酸殘基組成，分子量約為5070kD。不同的H鏈因氨基酸的排列順序、二硫鍵的數(shù)目和位置、含糖的種類和數(shù)量不同，其抗原性也不相同，可將其分為鏈、鏈、鏈、鏈、鏈五類，這些H鏈與L鏈（鏈或鏈）組成的完整Ig分子分別稱為IgM（）、IgG（）、IgA（）、IgD（）和IgE（可變區(qū)和恒定區(qū)通過對不同骨髓蛋白或本周蛋白H鏈或L鏈的氨基酸序列比較分析，發(fā)現(xiàn)其氨基端（N-末端）氨基酸序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)（V），而羧基末端（C-末端）則相對，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)（C區(qū)）。1可變區(qū)（variableregion,V區(qū)

5、） 位于L鏈靠近N端的1/2（約含108111個氨基酸殘基）和H鏈靠近N端的1/5或1/4（約含118個氨基酸殘基）。每個V區(qū)中均有一個由鏈內(nèi)二硫鍵連接形成的肽環(huán)，每個肽環(huán)約含6775個氨基酸殘基。V區(qū)氨基酸的組成和排列隨抗體結(jié)合抗原的特異性不同有較大的。由于V區(qū)中氨基酸的種類、排列順序千變?nèi)f化，故可形成許多種具有不同結(jié)合抗原特異性的抗體。L鏈和H鏈的V區(qū)分別稱為VL和VH。在VL和VH中某些局部區(qū)域的氨基酸組成和排列順序具有更高的變休程度，這些區(qū)域稱為高變區(qū)（hypervariable region,HVR）。在V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組面和排列相對比較保守，稱為骨架區(qū)（framework

6、 region）。VL中的高變區(qū)有三個，通常分別位于第2434、5065、95102位氨基酸。VL和VH的這三個HVR分別稱為HVR1、HVR2和HVR3。經(jīng)X線衍射的研究分析證明，高變區(qū)確實為抗體與抗原結(jié)合的位置，因而稱為決定簇互補區(qū)（complementarity-determining region,CDR）。VL和VH的HVR1、HVR2和HVR3又可分別稱為CDR1、CDR2和CDR3，一般的CDR3具有更高的高變程度。高變區(qū)也是Ig分子獨特型決定簇（idiotypic determinants）主要存在的部位。在大多數(shù)情況下H鏈在與抗原結(jié)合中起更重要的。圖2-4 與抗原表位結(jié)合高變

7、區(qū)（HVR）示意圖（G表示相對保守的）2恒定區(qū)（constantregion,C區(qū)） 位于L鏈靠近C端的1/2（約含105個氨基酸殘基）和H鏈靠近C端的3/4區(qū)域或4/5區(qū)域（約從119位氨基酸至C末端）。H鏈每個區(qū)約含110多個氨基酸殘基，含有一個由二锍鍵連接的5060個氨基酸殘基組成的肽環(huán)。這個區(qū)域氨基酸的組成和排列在同一種屬動物Ig同型L鏈和同一類H鏈比較恒定，如人抗IgG與人抗外的IgG，它們的V區(qū)不相同，只能與相應(yīng)的抗原特異性的結(jié)合，但其C區(qū)的結(jié)構(gòu)是相同的，即具有相同的抗原性，應(yīng)用馬抗人IgG第二體（或稱）均能與這兩種抗不同外毒素的抗體（IgG）發(fā)生結(jié)合。這是制備第二抗體，應(yīng)用、酶、

8、同位毒等標(biāo)記抗體的重要基礎(chǔ)。功能區(qū)Ig分子的H鏈與L鏈可通過鏈內(nèi)二硫鍵折疊成若干球形功能區(qū)，每一功能區(qū)（domain）約由110個氨基酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度性。1L鏈功能區(qū)分為L鏈可變區(qū)（VL）和L鏈恒定區(qū)（）兩功能區(qū)。2H鏈功能區(qū)IgG、IgA和IgD的H鏈各有一個可變區(qū)（VH）和三個恒定區(qū)（CH1、CH2和CH3）共四個功能區(qū)。IgM和IgE的H鏈各有一個可變區(qū)（VH）和四個恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3和CH4）共五個功能區(qū)。如要表示某一類免疫蛋白H鏈恒定區(qū)，可在C（表示恒定區(qū)）后加上相應(yīng)重鏈名稱（希臘字母）和恒定區(qū)的位置（阿拉伯?dāng)?shù)字），例如IgG重鏈CH1、CH2和CH3可

9、分別用C1、C2和C3來表示。IgL鏈和H鏈中V區(qū)或C區(qū)每個功能區(qū)各形成一個免疫球蛋白折疊（immunoglobulin fold,Ig fold）,每個Ig折疊含有兩個大致平行、由二硫連接的片層結(jié)構(gòu)（betapleated sheets），每個片層結(jié)構(gòu)由3至5股反平行的鏈組成?？勺儏^(qū)中的高變區(qū)在Ig折疊的一側(cè)形成高變區(qū)環(huán)（hypervariable loops），是與抗原結(jié)合的位置。3功能區(qū)的作用（1）VL和VH是與抗原結(jié)合的部位，其中HVR（CDR）是V區(qū)中與（或表位）互補結(jié)合的部位。VH和VL通過非共價，組成一個FV區(qū)。單位Ig分子具有2個抗原結(jié)合位點（antigen-bindingsi

10、te），二聚體分泌型IgA具有4個抗原結(jié)合位點，五聚體IgM可有10個抗原結(jié)合位點。（2）CL和CH上具有部分同種異型的標(biāo)記。（3）CH2：IgGCH具有Clq結(jié)合點，能活化補體的經(jīng)典活化途徑。IgG借助CH2部分可通過主動到胎體內(nèi)。（4）CH3：IgGCH3具有結(jié)合、巨噬、粒細(xì)胞、和Fc段的功能。IgMCH3（或CH3因部分CH4）具有補體結(jié)合位點。IgE的C2和C3功能區(qū)與結(jié)合和FCRI有關(guān)。4鉸鏈區(qū)（hingeregion）鉸鏈區(qū)不是一個的功能區(qū)，但它與其客觀存在功能區(qū)有關(guān)。鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間。不同H鉸鏈區(qū)含氨基酸數(shù)目不等，1、2、1、2和4鏈的鉸鏈區(qū)較短，只有10多個氨基酸殘

11、基；3和鏈的鉸鏈區(qū)較長，約含60多個氨基酸殘基，其中3鉸鏈區(qū)含有14個殘基。鉸鏈區(qū)包括H鏈間二硫鍵，該區(qū)富含，不形成，易發(fā)生伸展及一定程度的轉(zhuǎn)動，當(dāng)VL、VH與抗原結(jié)合時此氏發(fā)生扭曲，使抗體分子上兩個抗原結(jié)合點更好地與兩個抗原決定簇發(fā)生互補。由于CH2和CH3構(gòu)型變化，顯示出活化補體、結(jié)合細(xì)胞等生物學(xué)活性。鉸鏈區(qū)對、敏感，當(dāng)用這些蛋白酶水解免疫球蛋白分子時常此區(qū)發(fā)生。IgM和IgE缺乏鉸鏈區(qū)。J鏈和分泌成分1J鏈（joining chain） 存在于二聚體分泌型IgA和五聚體IgM中。J鏈分子量約為15kD，由于124個氨基酸組成的酸性糖蛋白，含有8個半殘基，通過二硫鍵連接到鏈或鏈的羧基端的半

12、胱氨酸。J鏈可能在Ig二聚體、五聚體或多聚體的組成以及在體內(nèi)轉(zhuǎn)運中的具有一定的作用。2分泌成分（secretorycomponent,SC） 又稱分泌片（secretory piece）,是分泌型IgA上的一個輔助成分，分子量約為75kD，糖蛋白，由上皮細(xì)成，以共價形式結(jié)合到Ig分子，并一起被分泌到粘膜表面。SC的存在對于抵抗液中蛋解酶的降解具有重要作用。單體、雙體和五聚體1單體 由一對L鏈和一對H鏈組成的基本結(jié)構(gòu)，如IgG、IgD、IgE血清型IgA。2雙體 由J鏈連接的兩個單體，如分泌型IgA（secretory IgA,SIgA)二聚體（或多聚體）IgA結(jié)合抗原的親合力（avidity）

13、要比單體IgA高。圖2-5 分泌型IgA結(jié)構(gòu)示意圖3五聚體 由J鏈和二硫鍵連接五個單體，如IgM。鏈Cys414（C3）和Cys575(C端的尾部)對于IgM的多聚化極為重要。在J鏈存在下，通過兩個鄰近單體IgM鏈Cys之間以及J鏈與鄰鏈Cys575之間形成二硫鍵組成五聚體。由粘膜下所合成和分泌的IgM五聚體，與粘膜上皮細(xì)胞表面pIgR(poly-Ig receptor,pIgR)結(jié)合，穿過粘膜上皮細(xì)胞到粘膜表面成為分泌型IgM(secretory IgM)。酶解片段1本瓜蛋白酶的水解片段Porter等最早用木瓜蛋白酶（papain）水解兔IgG,從而區(qū)劃獲知了Ig四肽鏈的基本結(jié)構(gòu)和功能。（1

14、）裂解部位：IgG鉸鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近N端側(cè)切斷。（2）裂解片段：共裂解為三個片段：兩個Fab段（抗原結(jié)合段，fragmentof antigen binding）,每個Fab段由一條完整的L鏈和一條約為1/2的H鏈組成，F(xiàn)ab段分子量為54kD。一個完整的Fab段可與抗原結(jié)合，表現(xiàn)為單價，但不能形成凝集或。Fab中約1/2H鏈部分稱為Fd段，約含225個氨基酸殘基，包括VH、CH1和部分鉸鏈區(qū)。一個Fc段（可結(jié)晶段，fragmentcrystallizable）,由連接H鏈二硫鍵和近羧基端兩條約1/2的H鏈所組成，分子量約50kD。Ig在異種間免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段。圖2-6

15、人分泌型IgA和分泌型IgM的局部產(chǎn)生示意圖圖2-7 IgM結(jié)構(gòu)示意圖2胃蛋白酶的水解片段Nisonoff等最早用胃蛋白酶（pepsin）裂解免疫球蛋白。（1）裂解部位：鉸鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近C端切斷。（2）裂解片段：1）F（ab'）2：包括一對完整的L鏈和由鏈間二硫鍵相連一對略大于Fab中Fd的H鏈，稱為Fd'，約含235個氨基酸殘基，包括VH、VH1和鉸鏈區(qū)。F（ab'）2具有雙價抗體活性，與抗原結(jié)合可發(fā)生凝集和沉淀反應(yīng)。雙價的F（ab'）2與抗原結(jié)合的親合力要大于單價的Fab。由于應(yīng)用F（ab'）2時了結(jié)合相應(yīng)抗原的生物學(xué)活性，又減少或避免了Fc段

16、抗原性可能引起的，因而在中有較大的實際應(yīng)用價值。雖然F（ab'）2與抗原結(jié)合特性方面同完整的Ig分子一樣，但由于缺乏Ig中部分，因此不具備固定補體以及與表面Fc受體結(jié)合的功能。F（ab'）2經(jīng)還原等處理后，H鏈間的二硫可發(fā)生斷裂而形成兩個相同的Fab'片段。2）Fc'可繼續(xù)被胃蛋白酶水解成更小的片段，失去其生物學(xué)活性。圖2-8 Ig酶水解片段示意圖免疫球蛋白分子的功能Ig是中發(fā)揮最主要的免疫分子，免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)的特點所決定的。特異性結(jié)合抗原Ig最顯著的生物學(xué)特點是能夠特異性地與相應(yīng)的抗原結(jié)合，如、某些或侵入機體的其他異物。Ig的這種

17、特異性結(jié)合抗原特性是由其V區(qū)（尤其是V區(qū)中的高變區(qū)）的空間構(gòu)成所決定的。Ig的抗原結(jié)合點由L鏈和H鏈超變區(qū)組成，與相應(yīng)抗原上的表位互補，借助靜、以及范德華力等次級鍵相結(jié)合，這種結(jié)合是可逆的，并受到pH、溫度和濃度的影響。在某些情況下，由于不同抗原分子上有相同的抗原決定簇，或有的抗原決定簇，一種抗體可與兩種以上的抗原發(fā)生反應(yīng)，此稱為交叉反應(yīng)（cross reaction）?？贵w分子可有單體、雙體和五聚體，因此結(jié)合抗原決定簇的數(shù)目（結(jié)合價）也不相同。Fab段為單價，不能產(chǎn)生凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。F（ab'）2和單體Ig（如IgG、IgD、IgE）為雙價。雙體分泌型IgA有4價。五聚體IgM理

18、論上應(yīng)為10價，但實際上由于立體構(gòu)型的空間位阻，一般只有5個結(jié)合點可結(jié)合抗原。B細(xì)胞表面Ig(SmIg)是特異性識別抗原的受體，B細(xì)胞主要表達SmIgM和SmIgD，同一B細(xì)胞表達不同類SmIg其識別抗原的特異性是相同的。活化補體1IgM、IgG1、IgG2和IgG3可通典途徑活化補體。當(dāng)抗體與相應(yīng)抗原結(jié)合后，IgG的CH2和IgM的CH3暴露出結(jié)合C lq的補體結(jié)合點，開始活化補體。由于Clq6個亞單位中一般2個C端的球與補體結(jié)合點結(jié)合后才能依次活化Clr和Cls，因此IgG活化補體需要一定的濃度，以保證兩個相鄰的IgG單體同時與1個Clq分子的兩個亞單位結(jié)合。當(dāng)Clq一個C端球部結(jié)合IgG

19、時親和力則很低，Kd為10-4M，當(dāng)Clq兩個或兩個以上球部結(jié)合兩個或多個IgG分時，親合力增高Kd為10-8M。IgG與Clq結(jié)合點位于CH2功能區(qū)中最后一個折疊股318322位氨基酸殘基（Glu-x-Lys-x-Lys）。IgM倍以上。人類天然的抗A和抗B抗體為IgM，血型不符合引韋的發(fā)生快而且嚴(yán)重。2凝聚的IgA、IgG4和IgE等可通過替代途徑活化補體。結(jié)合Fc受體不同細(xì)胞表面具有不同Ig的Fc受體，分別用FcR、FcR、FcR等來表示。當(dāng)Ig與相應(yīng)抗原結(jié)合后，由于構(gòu)型的改變，其Fc段可與具有相應(yīng)受體的細(xì)胞結(jié)合。IgE抗體由于其Fc段結(jié)構(gòu)特點，可在游離情況下與有相應(yīng)受體的細(xì)胞（如嗜堿性

20、粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞）結(jié)合，稱為親細(xì)胞抗體（cytophilic antibody）?？贵w與Fc受體結(jié)合可發(fā)揮不同的生物學(xué)作用。1介導(dǎo)I型刺激機體產(chǎn)生的IgE可與嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞表面IgE高親力受體細(xì)胞脫顆粒，釋放，合成由細(xì)胞FcRI結(jié)合。當(dāng)相同的變應(yīng)原再次進入機體時，可與已固定在細(xì)胞膜上的IgE結(jié)合，刺激細(xì)胞脫顆粒，釋放組受，合成由細(xì)胞脂質(zhì)來源的介質(zhì)如白三烯、等，引起。2調(diào)理 調(diào)理作用（opsonization）是指抗體、補體C3b、C4b等(opsonin)促進吞噬細(xì)菌等抗原。由于補體對熱不穩(wěn)定，因此又稱為熱不穩(wěn)定調(diào)理素（heat-labile opsonin）。抗體又稱熱穩(wěn)定調(diào)理素（h

21、eat-stableopsonin）。補體與抗體同時發(fā)揮調(diào)理吞噬作用，稱為聯(lián)合調(diào)理作用。、單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞具有高親和力或低親和力的FcRI（CD64）和FcR（CD32），IgG尤其是人IgG1和IgG3亞類對于調(diào)理吞噬起主要作用。具有親和力FcR，IgE與相應(yīng)抗原結(jié)合后可促進嗜酸性粒細(xì)胞的吞噬作用。抗體的調(diào)理機制一般認(rèn)為是：抗體在抗原顆粒和之間“”，從而加強了吞噬細(xì)胞的吞噬作用；抗體與相應(yīng)顆粒性抗原結(jié)合后，改變抗原表面電荷，降低吞噬細(xì)胞與抗原之間的靜電斥力；抗體可中和某些細(xì)菌表面的抗吞噬物質(zhì)如的，使吞噬細(xì)胞易于吞噬；吞噬細(xì)胞FcR結(jié)合抗原抗體復(fù)合物，吞噬細(xì)胞可被活化。圖2-9 抗體的調(diào)理吞

22、噬作用3發(fā)揮抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用 當(dāng)IgG抗體與帶有相應(yīng)抗原的結(jié)合后，可與有FcR的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞等效應(yīng)細(xì)胞結(jié)合，發(fā)揮抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibodydependentcell-mediated cytotoxicity,ADCC）。目前已知。NK細(xì)胞發(fā)揮ADCC效應(yīng)主要是通過其膜表面低親和力FcR（CD16）所介導(dǎo)的，IgG不僅起到連接靶細(xì)胞和效應(yīng)細(xì)胞的作用，同時還刺激NK細(xì)胞合成和分泌和等，并釋放顆粒，靶細(xì)胞。嗜酸性粒細(xì)胞發(fā)揮ADCC作用是通過其FcR和FcR介導(dǎo)的，嗜酸性粒細(xì)胞可脫顆粒釋放堿性蛋白等，在殺傷蟲如中發(fā)揮重要作用。圖2-10

23、 抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（ADCC）此外，人IgGFc段能非特異地與菌A蛋白（staphylococcus proteinA,SPA)結(jié)合，應(yīng)用SPA可純化IgG等抗體，或代替第二抗體用于標(biāo)記技術(shù)。通過胎盤在人類，IgG是唯一可通過胎盤從母體給的Ig。IgG能選擇性地與胎盤母體一側(cè)的細(xì)胞結(jié)合，轉(zhuǎn)移到滋養(yǎng)層細(xì)胞的吞飲泡內(nèi)，并主動外排到胎兒血中。IgG的這種功能與IgGFc片段結(jié)構(gòu)有關(guān)，如切除Fc段后所剩余的Fab并不能通過胎盤。IgG通過胎盤的作用是一種重要的，對于新生兒抗有重要作用。免疫球蛋白分子的抗原性Ig本身具有抗原性，將Ig作為免疫異種動物、同種異體或在自身體內(nèi)可引起不同程度的。

24、根據(jù)IgI不同抗原決定簇存在的不同部位以及在異種、同種異體或自體中產(chǎn)生免疫反應(yīng)的差別，可把Ig的抗原性分為同種型、同種異型和獨特型第三種不同抗原決定簇。同種型同種型（isotype）是指同一種屬內(nèi)所有個體共有的Ig抗原特異性的標(biāo)記，要異種體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，換句話說，同種型抗原特異性因種屬（specics）而異。同種型的抗原性位于CH和CLH ，同種型主要包括Ig的類、亞類，型和亞型。1免疫球蛋的類和亞類（classesand subclasses）(1)類：決定Ig不同類的抗原性差異存在于H鏈的恒定區(qū)（CH）。根據(jù)CH抗原性的差異（即氨基酸組成、排列、構(gòu)型、二硫鍵等不同）H鏈可分為、和

25、五類，不同H鏈與L鏈組成完整Ig的分子別為IgM、IgA、IgD和IgE。在水平上，不同類的H鏈恒定區(qū)的是由不同的恒定區(qū)基因片段所。不同類Ig在理化性質(zhì)及生物學(xué)功能上可有較大差異。（2）亞類：同一類Ig中由于鉸鏈區(qū)氨基酸組成和二硫鍵數(shù)目的差異，可分為不同的亞類，亞類間抗原性的差異要小于不同類之間的差異。目前已發(fā)現(xiàn)人的重鏈有1和2兩個亞類，分別與L鏈組成IgA1和IgA2。重鏈有4個亞類，但命名為IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3。IgM、IgD和IgG，目前尚未發(fā)現(xiàn)存在不同的亞類。Ig不同亞類也是由不同的恒定區(qū)基因片段編碼。2免疫球蛋白的型和亞型（typesand subtypes）（

26、1）型：決定Ig型的抗原性差異存在于L鏈的恒定區(qū)（CL），根據(jù)CL抗原性的差異（氨基酸的組成、排列和構(gòu)型的不同）分為和輕鏈之比約為2：1；而在小鼠，97%輕鏈為型，型只占3%左右。（2）亞型：根據(jù)輕鏈恒定區(qū)（C2）個別氨基酸的差異又可分1、2、3和4四個亞型。1和2在輕鏈190位氨基酸的分別為和，3和4在第154氨基酸分別為某氨酸和。同種異型同種異型（allotype）是指同一種屬不同個體間的Ig分子抗原性的不同，在同種異體間免疫可誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。同種異型抗原性的差別往往只有一個或幾個氨基酸殘基的不同，可能是由于編碼Ig的結(jié)構(gòu)基因發(fā)生點所致，并被穩(wěn)定地遺傳下來，因此Ig同種異型可作為一種遺傳標(biāo)記

27、（genetic markers），這種標(biāo)記主要分布在CH和CL上。1鏈上的同種異型 1、23和4重鏈上均存在有同種異型標(biāo)記，目前已發(fā)現(xiàn)：Glma、x、f、z；G2mn;G3mgl、g5、b0、b3、b4、b5、c5、s、t、u、v；G4m4a、4b。共20種左右。其中G表示鏈，1、2、3或4表示亞類1、2、3和4，m代表標(biāo)記（marker）。除Glmf和z位于IgG1分子的C1區(qū)外，其余的Gm均位于Fc部位。一條鏈可能同時具有一個以上的Gm標(biāo)志，如白種人常常在1H鏈C1區(qū)有G1mz,Fc部位有G1ma。由于人第14號編碼四種IgG亞類的C區(qū)基因C1、C2、C3和C4是密切連鎖的，因此IgGH

28、鏈各亞類Gm標(biāo)記可作為間倍體（haplotype）遺傳給子代。2鏈上的同種異型 2H鏈已發(fā)現(xiàn)有A2m1和A2m2兩種。A2m1在411、428、458和467位氨酸上分別為、亮氨酸、；A2m2則分別為蘇氨酸、和丙氨酸。1H鏈上尚未發(fā)現(xiàn)有同種異型存在。3鏈上的同種異型目前只發(fā)現(xiàn)Em1一種同種異型。4鏈上的同種異型舊稱為Inv,現(xiàn)分為Km1、2和3。Km1在153位和191位氨基酸上分別為纈氨酸和亮氨酸，Km2分別為丙氨酸和亮氨酸，Km3分別為丙氨和纈氨酸。輕鏈上尚未發(fā)現(xiàn)有同種異型。獨特型獨特型（idiotype）為每一種特異性IgV區(qū)上的抗原特異性。不同抗體形成細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的IgV區(qū)具有與其客

29、觀存在抗體V區(qū)不同的抗原性，這是由可變區(qū)中成其是超變區(qū)的氨基酸組成、排列和構(gòu)型所決定的。所以，在單一個體內(nèi)所存在的獨特型數(shù)量相當(dāng)大，可達107以上。獨特型的抗原決定簇稱為獨特位（idiotope）,可在異種、同種異體以及自身體內(nèi)誘產(chǎn)生相應(yīng)在的抗體，稱為抗獨特型抗體（antiidiotypicantibody,I d），獨特型和抗獨型抗體可形成復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)中占有得要地位。表2-1 人免疫球蛋白分子上抗原決定簇的分類抗原性存在部位舉例同種型類亞類型亞型CHCHCLCL()IgM、IgG、IgA、IgD、IgEIgG1-4,IgA1、2、1、2、3、4同種異型CH(1)(2)(3)(4)CH(2)

30、CH（）CL（）G1ma(1)、x(2)、f(3)、z(17)G2mn(23)G3mb1(5)、c3(6)、b5(10)、b0、(11)b3(13)、b4(14)、s(15)、t(16)、g1(21)、c5(24)、u(26)、v(27)、g1(28)G4m4a(1)、4b(1)A2m1、2Em1Km1、2、3獨特型VHVL極多注：14同種異型的命名中，WHO1976年建議采用阿拉數(shù)字代號，但目前許多專業(yè)實驗室仍沿用小寫英文字母，在本表中將鏈同種異型阿拉伯?dāng)?shù)字代號列于相應(yīng)英文字母代號后的括號中免疫球蛋白分子的超家族應(yīng)用序列分析和X衍射分析等研究表明，許多細(xì)胞膜表面和機體某些分子，其多肽鏈折疊方

31、式與Ig折疊相似，在DNA水平和氨基酸序列上與IgV區(qū)或C區(qū)有較高的同源性，它們可能從同一原始祖先基因（primodial ancestral gene）經(jīng)和突變衍生而來。編碼這些多肽鏈的基因稱為免疫球蛋白基因超家族（immunoglobulin gene superfamily）,這一基因超家族所編碼的產(chǎn)物稱為免疫球蛋白超家族（immunogloblin superfamily,IGSF）。免疫球蛋白超家族的組成由于細(xì)胞表面標(biāo)記、以及研究的進展，近年來發(fā)現(xiàn)屬于IGSF的成員已達近百種，主要包括、B細(xì)胞抗原識別受體和信號分子，MHC及分子，Ig受體，某些，功能相關(guān)分子，以及部分（CD）（表2-

32、2）。表2-2 免疫球蛋白超家族的組成（成員舉例）主要功能成員抗原識別受體和信號傳導(dǎo)分子IgH鏈：、和鏈IgL鏈：和鏈SmIg復(fù)合物成分：-1(Ig-,CD79a)、B29（Ig-,CD79b）TCR:、和鏈CD3：、和鏈MHC及其相關(guān)分子MHC類抗原：鏈、2MMHC類抗原：、鏈2M相關(guān)分子：CD1、Qa、TL免疫球蛋白受體PolyIgR(pIgR)IgG Fc段受體：FcR（CD64）、FcR、FcR（CD16）Ige Fc段受體：FcRI鏈IgE Fc段受體：FcR細(xì)胞因子受體IL-1R（CDw121a）,IL-6R(CD126),M-CSFR(CD115),G-CSFR、SCFR(CD1

33、17)，PDGFR分化抗原CD2，LFA-3（CD58），ICAM-1（CD54），ICAM-2（CD102）、ICAM-3（CD50），CD4，CD8、鏈，CD28，B7/BB1（CD80），CD7，CD22，CD33，CD48，CEA（CD66e）,Thy-1(CDw90),PECAM-1(CD31),VCAM-1(CD106)免疫球蛋白超家族的特點1IGSF的結(jié)構(gòu)特點 IGSF的成員均含有17個Ig樣功能區(qū)，第個Ig樣功能區(qū)約含100（70110）個氨基酸殘基，功能區(qū)的二級結(jié)構(gòu)是由35個股反平行折疊股各自形成兩個平行片層的平面（anti-paralle -pleated sheet）,每

34、個反平行折疊股由510個氨基酸基組成，片層內(nèi)側(cè)的疏水性氨基酸起到穩(wěn)定Ig折疊的作用，大多數(shù)功能區(qū)內(nèi)有一個二硫鍵，垂直連接兩個片層，形成二硫鍵的兩個半胱氨酸間有5575個氨基酸殘基，使之成為一個球形結(jié)構(gòu)，肽鏈的這種折疊方式稱為免疫球蛋折疊（Ig fold）。根據(jù)IGSF功能區(qū)中Ig折疊方式、兩個半胱氨酸之間氨基酸殘基的數(shù)目以及與IgV區(qū)或C區(qū)同源性的程度，IGSF功能區(qū)可分為V組、C1組和C2組。圖2-11 人Ig輕鏈（）多肽折疊示意圖（1）V組：V組功能區(qū)的兩個半胱氨酸之間含6575個氨基酸殘基，有9個反平行折疊股，如IgH鏈和L鏈V區(qū)，TCR、鏈V區(qū)，CD4v區(qū)，CD8、鏈V區(qū)，Thy-1,

35、pIgR和分泌成分（SC）N端四個功能區(qū)，CEAN端第一個功能區(qū)，PDGFR靠近胞膜的功能區(qū)等。（2）C1組：又稱C組。C1組功能區(qū)二個半胱氨酸之間約含5060個氨基酸殘基，有7個折疊股，如IgH鏈和L鏈C區(qū)（、和鏈的CH1CH3或和鏈的CH1CH4），TCR、鏈C區(qū)，MHc 類分子重鏈3功能區(qū)，2M，MHC類分子2和2功能區(qū)，CD1、Qa和TL靠近胞膜功能區(qū)等。（3）C2組：又稱H組。C2組功能區(qū)的氨基酸排列的順序類似V組，但形成二硫鍵的兩個半胱氨酸之間所含氨基酸殘基數(shù)約為5060，有7個折疊股，這種結(jié)構(gòu)介于V組和C1組之間，如CD3、和鏈，CD2和LFA-3（CD58），pIgR靠近胞膜功

36、能區(qū)，F(xiàn)cR、FcR、FcR、FcR鏈、FcR，ICAM-1，CEA第2至7個功能區(qū)，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、SCFR。PDGFR第1至4功能區(qū)，以及N-CAM、CD22、CD48分子等。2IGSF功能特點 IGSF的功能是以識別為基礎(chǔ)，因此又稱為識別球蛋白超家族（cognoglobulinsuperfamily）。IGSF很可能最起源于原始的具有粘功能的基因，通過復(fù)制和突變衍生形成了識別抗原、細(xì)胞因子受體、IgFc段受體、細(xì)胞間粘子以及病毒受體等不同的功能區(qū)。IGSF識別的基本方式有以下幾種。（1）IGSF和IGSF相互識別：同嗜性相互作用（heterophilicinter

37、action）如相同粘附分子（N-CAM）之間的相互識別，細(xì)胞粘附分子-1（PECAM-1，CD31）的相互識別；異嗜性相互作用（heterophilic interaction）,如CD2與LFA-3，CD4與MHC類分子的單態(tài)部分（2和2），CD8與MHC類分子的單態(tài)部分（3），poly IgR與多聚Ig,FcR(CD64)、FcR(CD32)、FcR（CD16）與IgG Fc 段，F(xiàn)cR與Ige Fc段，F(xiàn)cR（CD89）與IgA Fc段，CD28與B7/BB1（CD80）等之間的相互識別。圖2-12 免疫球蛋白超家族V組、C1組和C2組結(jié)構(gòu)模式圖（2）IGSF和結(jié)合素（integrin

38、）相互識別：如ICAM-1（CD54）、ICAM-2（CD102）與LFA-1（CD11a/CD18），VCAM-1（CD106）與VLA-4（CD49d/CD29）之間的相互作用。（3）IGSF和其它分子的相互識別：包括TCR識別MHC類或類分子與抗原復(fù)合物，細(xì)胞因子受體識細(xì)胞因子等。各類免疫球蛋白的生物學(xué)活性不同Ig其合成部位、合成時間、血清含量、分布、以及生物學(xué)活性有所差別。IgGIgG主要由脾、中的漿細(xì)胞合成和分泌，以單體形式存在。在過程中機體合成IgG的年齡要晚于 IgM，在出生后第3個月開始合成，35歲接近成年人水平。IgG是血清中主要的抗體成分，約占血清總Ig的75%。根據(jù)IgG

39、分子中鏈抗原性差異，人IgG有4個亞類：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4（小鼠4個亞類是IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3）。其中IgG33鉸鏈區(qū)含有62個氨基酸殘基，具有4個重復(fù)1鉸鏈區(qū)（15個氨基酸殘基）的串連結(jié)構(gòu)，重鏈間二硫鍵數(shù)量多，約1015個，因此易被蛋白酶裂解，半衰期也較短。不同IgG亞類的生物學(xué)活性有所差異（表2-3）。IgG的半衰期相對較長，約為2030天。IgG可通過經(jīng)典途徑活化補體，其固定補體的依次是IgG3IgG1IgG2,在小鼠為IgG2bIgG2aIgG3，人的IgG4和小鼠的IgG1無固定補體的能力。IgG是唯一能通過胎盤的Ig，在中起重要作用。此外I

40、gG還具有調(diào)理吞噬、ADCC和結(jié)合SPA等作用。由于IgG上述特點，IgG在機體免疫防護中起著主要的作用，大多數(shù)抗菌、抗病毒、抗毒素抗體都屬于IgG類抗體。應(yīng)用對、等有免疫力的或正常人丙種或可進行，能有郊地預(yù)防相應(yīng)的傳染性疾病。不少如、的LE因子（）以及引起中的抗體也屬于IgG。表2-3 人IgG不同亞類理化性質(zhì)和生物學(xué)特較性質(zhì)IgG1IgG2IgG3IgG4重鏈及其分子量（kD)1（52）2（52）3（58）4（52）單體分子量（kD）146146170146鉸鏈區(qū)氨基酸數(shù)目15126212中半衰期（天）21232123782123血清濃度(mg/dl)8004008040固定補體+結(jié)合Fc

41、R：FcRFcRFcR+結(jié)合SPA+通過胎盤+IgAIgA主要由粘膜相關(guān)樣組織產(chǎn)生，其中大部分是由胃腸淋巴樣組織所合成，少部分由呼吸道、和道粘膜組織合成。哺乳期產(chǎn)婦腺組織含有大量IgA產(chǎn)生細(xì)胞，這些細(xì)胞主要來自胃腸。在人類，還有少量的IgA來自骨髓。人出生后46月開始合成IgA，412歲血清中含量達成人水平，血清型IgA總Ig的10%左右，半衰期約56天。IgA有IgA1和IgA2兩個亞類。IgA1主要存在于血清中，約占血清中IgA的85%，1鏈分子量為56kD；IgA2主要存在于外分泌液中，少部分以血清型IgA存在，約占血清中IgA的15%，2鏈缺乏鉸鏈區(qū)，分子量為52kD。血清中的IgA除

42、單體形式外還有由J鏈共價相連的二聚體或三聚體等形式。分泌型IgA是由J連接的雙體和分泌成分所組成，主要存在于、淚液、胃、分泌等外分泌液中，是粘膜局部免疫的最重要因素，分泌型IgA通過與相應(yīng)的（如）結(jié)合，阻抑其到易感細(xì)胞上，分泌型IgA還可中和毒素如毒素和桿毒素等。新生兒易患呼吸道、胃感染可能與IgA合成不足有關(guān)。發(fā)作與分泌型IgA的減少也有一定關(guān)系。產(chǎn)婦可通過初乳將分泌型IgA傳遞給，這也是一種重要的自然被動免疫。嗜酸性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞表達FcR,血清型單體IgA可介導(dǎo)調(diào)理吞噬和ADCC作用。此外，分泌型IgA具有免疫排除（immune exclusion）功能，即分泌型IgA結(jié)合

43、飲大量的可溶性抗原以及腸道或病原所釋放的物質(zhì)，防止它們進入血液。IgM血清中IgM是由5個單體通過一個J鏈和二硫鍵連接成五聚體，分子量最大，為970kD，為19S，稱為（macroglobulin）。在分子結(jié)構(gòu)上IgM無鉸鏈區(qū)，C2可能替代了鉸鏈區(qū)的功能。在生物過程中IgM是最早出現(xiàn)的免疫球蛋白，如可產(chǎn)生IgM。在個體過程中，無論是B細(xì)胞膜表面Ig（SmIg），還是合成分泌到血清中的Ig，IgM都是最早出現(xiàn)的Ig，在晚期的胎兒即有能力產(chǎn)生IgM。在抗原刺激誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答過程中，一般IgM也最先產(chǎn)生。IgM占血清總Ig的5%10%。由于IgM在免疫應(yīng)答早期產(chǎn)生，并在補體參與下的作用比IgG強5

44、00倍以上，而且活化補體后通過C3B、C4b等片段發(fā)揮調(diào)理作用，因此IgM在機體的早期免疫防護中占有重要地位。天然的血型抗體（凝集素）為IgM，血型不符的，易發(fā)生嚴(yán)重的。IgM不能過胎盤，中如出現(xiàn)針對某種病原微生物的IgM，表示期有相應(yīng)病原微生物如、或巨細(xì)胞毒等感染，稱為胚胎感染或垂直感染。正常人血清中也含有產(chǎn)量單體IgM。膜表面IgM是B細(xì)胞識別抗原受體中一種主要的SmIg。成熟B細(xì)胞有SmIgD，在正常人B細(xì)胞庫（Bcell repretorire）中SmIgM+B細(xì)胞約占80%。在B細(xì)胞中SmIgM逐漸消失，被SmIgG、SmIgA或SmIgE所替代。IgDIgD于1995年從人骨髓瘤蛋

45、白中發(fā)現(xiàn)，分子量為175kD，主要由、脾等處漿細(xì)胞產(chǎn)生，人血清中IgD濃度為340g/ml,不到血清總Ig的1%，在個體發(fā)育中合成較晚。IgD鉸鏈區(qū)很長，且對蛋白酶水解敏感，因此IgD半衰期很短，僅2.8天。血清中IgD確切的免疫功能尚不清楚。在B到成熟B細(xì)胞階段，除了表達SmIgD，抗原刺激后表現(xiàn)為。成熟B細(xì)胞活化后或者活化后或者變成記憶B細(xì)胞時，SmIgD逐漸消失。IgEIgE是1966年發(fā)現(xiàn)的一類Ig，分子量為188kD，血清中含量極低，僅占血清總Ig的0.002%，在個體發(fā)育中合成較晚。鏈有4個CH（C1C4），無鉸鏈區(qū)，含有較多的半胱氨酸和甲硫氨酸。對熱敏感，56、30分鐘可使IgE

46、喪失生物學(xué)活性。IgE主要由鼻咽部、體、支、胃腸等粘膜固有層的漿細(xì)胞產(chǎn)生，這些部位常是變應(yīng)原入侵和I型反應(yīng)發(fā)生的場所。IgE為親細(xì)胞抗體，C2和C3功能區(qū)可與嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞膜上高親和力FcR結(jié)合。變應(yīng)原再次進入機體與已固定在嗜堿性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞上IgE結(jié)合，可引起型變態(tài)反應(yīng)。寄生蟲感染或發(fā)作時，局部的外分泌液和血清中IgE水平都明顯升高。表2-4 人各類免疫球蛋白主要的理化特性和生物學(xué)特性比較IgGIgAIgMIgDIgE重鏈名稱重鏈功能區(qū)數(shù)目4(V、C1、C2、C3)4（V 、C1、C2、C3）5（C、C1、C2、C3、C4）4（V、C1、C2、C3）5（V、C1、C2、C3、C4

47、）主要存在形式單體單體、雙體五聚體單體單體MW（Kd）146170160，400970175188平均含碳水化合物（%）410121812成人血清濃度（mg/dl±SD）1150±300210±501500.340.002占血清總Ig%751051010.001存在于外分泌液中經(jīng)典途徑活化補體+（IgGIgGIgG2）替代途徑活化補體*+？+結(jié)合吞噬細(xì)胞+（IgG3IgG1）+（嗜酸性粒細(xì)胞）結(jié)合肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞+結(jié)合SPA+±±半衰期（天）2023（IgG3）為785.85.12.82.5合成部位脾、淋觀點結(jié)漿細(xì)胞粘膜相關(guān)淋巴樣組織脾、

48、淋巴結(jié)、漿細(xì)胞扁桃體、脾漿細(xì)胞粘膜固有層漿細(xì)胞開始合成時間生后3月46月胚胎較晚較晚達成人水平時間35歲412歲6月1歲較晚較晚通過胎盤+免疫作用抗菌、抗病毒、抗毒素，自身抗體粘膜局部免疫作用，抗菌、抗病毒，免疫排除功能早期防御作用，溶菌，溶血，SmIgM，天然血型抗體，類因子SmIgM+SmIgD+正應(yīng)答抗寄生蟲感染I型*聚合的Ig免疫球蛋白基因的結(jié)構(gòu)和抗體多樣性Ig分子是由三個不連鎖的Ig、Ig和IgH基因所編碼。Ig、Ig和IgH基因定位于不同的染色體上（表2-5）。編碼一條Ig多肽鏈的基因是由在胚系中多個分隔的DNA片段（基因片段）經(jīng)重排而形成的。1965年Dreyer和Bennet首

49、先提出，認(rèn)為Ig的V區(qū)和C區(qū)是由分隔存在的基因所編碼，在發(fā)育過程中這兩個基因發(fā)生易位而重排在一起。1976年日本學(xué)者利根川進應(yīng)用DNA技術(shù)證實了這一假說。利根川進由此獲得1987年和。表2-5 免疫球蛋白基因定位編碼多肽鏈基因符號（人）基因染色體定位人小鼠輕鏈Ig26輕鏈Ig2216重鏈IgH1412Ig重鏈基因的結(jié)構(gòu)和重排（一）重鍵V區(qū)基因H鏈V區(qū)是由V、D、J三種基因片段經(jīng)重排后組成。1H鏈V區(qū)基因組成（1）V基因片段：小鼠VH基因段約為2501000，人的VH基因片段約為100。V基因片段編碼VH的和V區(qū)靠N端98個氨基酸殘基，包括CDR1和CDR2。（2）D基因片段：D是指多樣性（di

50、versity）。D基因片段僅存在于H鏈，不存在于L鏈。小鼠DH共有12個片段，人的DH片段的數(shù)目還不完全清楚，可能有1020個左右。D片段編碼H鏈CDR3中大部分氨基酸殘基。（3）J基因片段：J是連接（joining）的意思。連接V基因片段和C基因片段。小鼠JH有4個，人有9個JH片段，其中6個是有功能的。J基因片段編碼CDR3的其余部分氨基酸殘基和第4個骨架區(qū)。2H鏈V區(qū)基因的移位 首先發(fā)生D與J基因片段的連接形成D-J，然后V基因片段與D-J基因片段連接。H鏈V區(qū)基因的易位和連接是通過七聚體-間隔序列-九聚體識別信號和重組酶而完成的。（二）重鏈C區(qū)基因1C基因片段小鼠H鏈區(qū)基因片從5端到

51、3排列的順序是C-C-C3-C1-C2b-C-C2，人H鏈C區(qū)基因的順序為C-C-C3-C1-C2（pseudo基因）- C2- C2-C- C- C2（圖2-13，14）。圖2-13小鼠Ig基因結(jié)構(gòu)圖2-14 人Ig基因結(jié)構(gòu)2Ig類別（class switch） 是指一個B細(xì)胞克隆在分化過程中，V基因不變，而CH基因片段不同重排，比較CH基因片段重排后基因編碼的產(chǎn)物，其V區(qū)相同，而C區(qū)不同，即識別抗原的特異性相同，而Ig的類或亞類發(fā)生改變。Ig可能是通過缺失模式（deletion model）和RNA剪接（splicing）兩種機制來實現(xiàn)類別的轉(zhuǎn)換。（三）膜表面Ig重鏈基因膜表面Ig（Sm

52、Ig）是B細(xì)胞識別抗原的受體。(Sm Ig)和分泌性Ig的H鏈結(jié)構(gòu)相類似，所不同的是smIgH名字的羧基端多含一段穿膜的疏水性氨基酸殘基和區(qū)。因此SmIgH鏈的本（transcript）要比分泌性IgH鏈轉(zhuǎn)錄本多12個。編碼H鏈的羧基端部分，其氨基酸殘基的的數(shù)目視H鏈不同而有差異，如在小鼠或人SmIg鏈的這一部分長約41個氨基酸殘基，而小鼠SmIg鏈此區(qū)域卻有72個氨基酸殘基。這個區(qū)域包括三個部分：一個酸性間隔子，與H鏈最后一個CH功能區(qū)相同，位于胞膜外側(cè)；含26個氨基酸殘基的疏水區(qū)，為穿膜部分；胞漿內(nèi)部分，328個氨基酸殘基不等。Ig輕鏈基因的結(jié)構(gòu)和重排在IgH鏈基因重排后，L鏈可變區(qū)基因片段隨之發(fā)生重排。在L鏈中，