抗體結(jié)構(gòu)與功能

1、抗體結(jié)構(gòu)與功能第一頁(yè)，共55頁(yè)。1890年德國(guó)學(xué)者 Behuing 和日本學(xué)者北里用脫毒的白喉?xiàng)U菌外毒素免疫動(dòng)物，在動(dòng)物的血清中產(chǎn)生一種能中和外毒素毒性的物質(zhì)，稱為抗毒素，這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一例抗體。1938年，Tiselius和Kabat用電泳技術(shù)發(fā)現(xiàn)，血清中的抗體活性存在于 區(qū)，故抗體又稱 球蛋白或丙種球蛋白。因而曾稱其為丙種球蛋白。現(xiàn)已證明抗體主要存在于 區(qū)，有的抗體延至甚至a區(qū)。位于 區(qū)的球蛋白也不一定都具有抗體活性?？贵w Antibody第二頁(yè)，共55頁(yè)。第三頁(yè)，共55頁(yè)。第四頁(yè)，共55頁(yè)?？贵w：機(jī)體在抗原物質(zhì)刺激下，由B細(xì)胞分化成的漿細(xì)胞所產(chǎn)生的、可與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合反應(yīng)的

2、免疫球蛋白。免疫球蛋白（immunoglobulin， Ig): 1964年世界衛(wèi)生組織：具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)一命名為免疫球蛋白。 第五頁(yè)，共55頁(yè)。Ab與Ig概念的異同:Ig是結(jié)構(gòu)與化學(xué)的概念，包含的內(nèi)容更廣泛。Ab是生物學(xué)和功能的概念，是抗原的對(duì)立面。簡(jiǎn)單的講，所有抗體都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并非都是抗體。IgAb第六頁(yè)，共55頁(yè)。Ig可分為兩種類型：分泌型Ig: 存在于血清、體液及分泌液中，具有抗體的各種 功能。膜型Ig：位于B淋巴細(xì)胞表面，即膜免疫球蛋白（mIg）， 是B淋巴細(xì)胞的抗原識(shí)別受體。第七頁(yè)，共55頁(yè)。mIgM第八頁(yè)，共55頁(yè)。第九頁(yè)，共55頁(yè)。一、

3、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu) 1963年，Porter對(duì)IgG的化學(xué)結(jié)構(gòu)提出了一個(gè)模式圖，后證實(shí)各類免疫球蛋白均具有與IgG相似的基本結(jié)構(gòu)。 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能區(qū)第十頁(yè)，共55頁(yè)。1.重鏈（heavy chain, H鏈） 含450550個(gè)氨基酸殘基，分子量約為55或75kD。根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為5類：鏈、鏈、鏈、鏈和 鏈，由它們組成的Ig分別稱為IgM、 IgG、 IgA、 IgD和IgE。 IgG有四個(gè)亞類IgG1 IgG4； IgA由兩個(gè)亞類IgA1 和IgA2；其他的未發(fā)現(xiàn)有亞類。2.輕鏈（light chain, L鏈） 輕鏈大約由214個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約為24kD。L

4、鏈共有 兩型：kappa()與lambda ()，同一個(gè)天然Ig分子上L鏈的型總是相同的。（一）重鏈和輕鏈第十一頁(yè)，共55頁(yè)。第十二頁(yè)，共55頁(yè)。重鏈糖基鉸鏈區(qū)輕鏈第十三頁(yè)，共55頁(yè)。第十四頁(yè)，共55頁(yè)。 通過對(duì)Ig 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)，而羧基末端（C-末端）則相對(duì)穩(wěn)定，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)。1.可變區(qū)（variable region, V區(qū)） 位于L鏈靠近N端的1/2和H鏈靠近N端的1/4 或1/5 。H鏈和L鏈的可變區(qū)分別稱為VH和VL。高變區(qū)（hypervariable region, HVR) 骨架區(qū)（fram

5、ework region, FR)互補(bǔ)決定區(qū)(complementaritydetermining region, CDR) 2.恒定區(qū)（constant region, C區(qū)） 位于L鏈靠近C端的1/2和H鏈靠近C端的3/4區(qū)域或4/5區(qū)域 ， H鏈和L鏈的恒定區(qū)分別稱為CH和CL。 （二）可變區(qū)和恒定區(qū)第十五頁(yè)，共55頁(yè)。第十六頁(yè)，共55頁(yè)。第十七頁(yè)，共55頁(yè)。第十八頁(yè)，共55頁(yè)。抗體的CDR直接接觸抗原表位（Epitope）第十九頁(yè)，共55頁(yè)。第二十頁(yè)，共55頁(yè)。第二十一頁(yè)，共55頁(yè)。 位于CH1和CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。該區(qū)連接

6、抗體的Fab段和Fc段，使兩個(gè)Fab段易于移動(dòng)和彎曲，進(jìn)而可與不同距離的抗原表位結(jié)合。IgE和IgM無(wú)鉸鏈區(qū)。（三）鉸鏈區(qū)（hinge region）第二十二頁(yè)，共55頁(yè)。第二十三頁(yè)，共55頁(yè)。二、免疫球蛋白的其它成分1連接鏈（joining chain，J鏈） 存在于二聚體分泌型IgA和五聚體IgM中。由于124個(gè)氨基酸組成的酸性糖蛋白，分子量約為15kD，由漿細(xì)胞合成。它將Ig單體連接成二聚體、五聚體或多聚體。第二十四頁(yè)，共55頁(yè)。第二十五頁(yè)，共55頁(yè)。2分泌成分（secretory component, SC） 又稱分泌片（secretory piece），是分泌型IgA（sIgA）上的

7、一個(gè)輔助成分，分子量約為75kD的糖蛋白，由上皮細(xì)胞合成，以非共價(jià)形式結(jié)合到Ig分子，并一起被分泌到黏膜表面。SC的存在對(duì)于sIgA抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解具有重要作用，并介導(dǎo)sIgA從黏膜下到黏膜表面的轉(zhuǎn)運(yùn)。第二十六頁(yè)，共55頁(yè)。第二十七頁(yè)，共55頁(yè)。三、免疫球蛋白的功能區(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結(jié)構(gòu)，稱為功能區(qū)或結(jié)構(gòu)域，每一功能區(qū)約由110個(gè)氨基酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度同源性。1.L鏈功能區(qū)分為L(zhǎng)鏈可變區(qū)（VL）和L鏈恒定區(qū)（CL）兩功能區(qū)。2.H鏈功能區(qū)IgG、IgA和IgD的H鏈各有一個(gè)可變區(qū)（VH）和三個(gè)恒定區(qū)（CH1、CH2和CH3）共四

8、個(gè)功能區(qū)。IgM和IgE的H鏈各有一個(gè)可變區(qū)（VH）和四個(gè)恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3和CH4）共五個(gè)功能區(qū)。第二十八頁(yè)，共55頁(yè)。四、免疫球蛋白的水解片段1.木瓜蛋白酶水解片段裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近N端。所得片段：兩個(gè)抗原結(jié)合片段(fragment antigen binding, Fab) 一個(gè)結(jié)晶片段（fragment crystallizable, Fc)2.胃蛋白酶水解片段裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近C端。所得片段： 一個(gè)F（ab)2 若干個(gè)小分子肽碎片，稱為pFc ，無(wú)任何生物 學(xué)活性。第二十九頁(yè)，共55頁(yè)。第三十頁(yè)，共55頁(yè)。第三十一頁(yè)，共55頁(yè)。

9、免疫球蛋白的功能 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(diǎn)所決定的。一、V區(qū)的功能特異性結(jié)合抗原第三十二頁(yè)，共55頁(yè)。二、C區(qū)的功能1.激活補(bǔ)體2.結(jié)合細(xì)胞表面Fc受體，表現(xiàn)為：（1）調(diào)理作用 （opsonization） ：是指抗體、補(bǔ)體C3b、C4b等調(diào)理素(opsonin)促進(jìn)吞噬細(xì)胞吞噬細(xì)菌等顆粒性抗原的作用。 第三十三頁(yè)，共55頁(yè)。（2）抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）：指表達(dá)Fc受體的細(xì)胞通過識(shí)別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細(xì)胞。 第三十四頁(yè)，共55頁(yè)。第三十五頁(yè)

10、，共55頁(yè)。(3)介導(dǎo)超敏反應(yīng)的發(fā)生(4)穿過胎盤和黏膜 胎盤母體一側(cè)的滋養(yǎng)層細(xì)胞的吞飲泡內(nèi)只含有IgG的受體Fc(FcR)而無(wú)其他Ig的Fc受體。3.參與免疫調(diào)節(jié) 抗體對(duì)體液免疫有正負(fù)調(diào)節(jié)作用。第三十六頁(yè)，共55頁(yè)。第三十七頁(yè)，共55頁(yè)。第三十八頁(yè)，共55頁(yè)?？贵w產(chǎn)生的規(guī)律 抗體產(chǎn)生的規(guī)律有兩層含義，一是各類Ig 在種系進(jìn)化和個(gè)體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序；二是初次免疫應(yīng)答和再次免疫應(yīng)答中抗體產(chǎn)生的規(guī)律。第三十九頁(yè)，共55頁(yè)。一、Ig在種系進(jìn)化和個(gè)體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序 個(gè)體發(fā)育實(shí)質(zhì)是種系進(jìn)化簡(jiǎn)單而迅速的重演，Ig的產(chǎn)生亦是如此，最先出現(xiàn)的是IgM，然后才是IgG、IgA等。第四十頁(yè)，共55頁(yè)。第

11、四十一頁(yè)，共55頁(yè)。二、初次免疫應(yīng)答和再次免疫應(yīng)答中抗體產(chǎn)生的規(guī)律 根據(jù)抗原是初次還是再次進(jìn)入機(jī)體,抗體的產(chǎn)生也有一定的規(guī)律。初次應(yīng)答：動(dòng)物經(jīng)抗原第一次免疫后，經(jīng)過一定的潛伏期，血液中出現(xiàn)抗體。抗體效價(jià)低，維持時(shí)間短，很快下降，這種現(xiàn)象稱為初次免疫應(yīng)答。再次應(yīng)答：若在抗體效價(jià)下降期甚至消失期，再次以同種抗原免疫動(dòng)物，抗體效價(jià)會(huì)大幅度上升，而且維持時(shí)間長(zhǎng)，這種現(xiàn)象稱為再次免疫。第四十二頁(yè)，共55頁(yè)。再次應(yīng)答與初次應(yīng)答的不同： （1） 潛伏期縮短，應(yīng)答反應(yīng)的速度快； （2）抗體以IgG為主； （3）抗體的高峰濃度高且維持時(shí)間長(zhǎng)； （4）抗體親和力提高。第四十三頁(yè)，共55頁(yè)。第四十四頁(yè)，共55頁(yè)。第四十五頁(yè)，共55頁(yè)?？乖?抗體結(jié)合的親和力第四十六頁(yè)，共55頁(yè)?？乖?抗體的親和力 Ab1 Ag1 Ab1 Ag21、 構(gòu)象互補(bǔ)2 、吸引力大于排斥力第四十七頁(yè)，共55頁(yè)。 Ag1 Ag1Ab1 Ag2 Ag2Ab1親和力與親合力Affinity and avidity第四十八頁(yè)，共55頁(yè)。Ag單克隆抗體 大多數(shù)抗原分子具有多個(gè)抗原決定簇，刺激機(jī)體產(chǎn)生針對(duì)多種表位的不同抗體多克隆抗體（polyclonal antibody, pAb)。第四十九頁(yè)，共55頁(yè)。第五十頁(yè)，共55頁(yè)。單克隆抗體技術(shù)的基本原理和第五十一頁(yè)