抗原與抗體課件

第二部分

B細(xì)胞和T細(xì)胞應(yīng)答的產(chǎn)生B細(xì)胞和T細(xì)胞應(yīng)答的產(chǎn)生抗原和抗體補(bǔ)體系統(tǒng)主要組織相容性復(fù)合物和抗原遞呈T細(xì)胞B細(xì)胞第二章

抗原和抗體第一節(jié)

抗原的基本知識(shí)抗原性與免疫原性免疫原性(immunogenicity),誘導(dǎo)體液和/或細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)的能力。抗原性(antigenicity),與免疫反應(yīng)最終產(chǎn)物(如抗體和/或T細(xì)胞表面受體)特異結(jié)合的能力。有免疫原性也有抗原性，但是反之并非這樣?？乖c半抗原免疫原(immunogen),

具有免疫原性半抗原(hapten),

僅具有抗原性抗原/免疫原(antigen/immunogen,在同一動(dòng)物機(jī)體內(nèi)是同意詞)，能夠誘導(dǎo)機(jī)體免疫反應(yīng)并與相應(yīng)抗體或T細(xì)胞受體發(fā)生特異反應(yīng)的物質(zhì)。一個(gè)物質(zhì)能否作為抗原，既取決于機(jī)體，也取決于抗原本身導(dǎo)致免疫原性的抗原特性外源性分子大小

MW.>5000-10000化學(xué)組成與復(fù)雜性

如異聚物比同聚物免疫原性更強(qiáng)抗原加工和遞呈的敏感性

如不可溶的大分子通常是比可溶性小分子免疫原性更強(qiáng)（不可溶的大分子易于吞噬和加工）；不能被降解遞呈的大分子物質(zhì)免疫原性很低。外源性(Foreignness)機(jī)體對(duì)“我/非我”(self/nonself)的識(shí)別導(dǎo)致免疫反應(yīng)

我耐受

(在淋巴細(xì)胞發(fā)育期間未成熟淋巴細(xì)胞與自身成分相接觸)

非我反應(yīng)

(抗原在這一關(guān)鍵時(shí)期沒有與未成熟淋巴細(xì)胞相接觸)免疫原與被免疫動(dòng)物之間在系統(tǒng)發(fā)育上距離的遠(yuǎn)近，免疫原保守性的強(qiáng)弱，影響免疫原性的強(qiáng)弱。導(dǎo)致免疫原性的生物系統(tǒng)宿主的遺傳組成

MHC，BCR和TCR等基因嚴(yán)重影響免疫原性抗原的免疫方式

免疫劑量、免疫途徑與免疫次數(shù)佐劑的使用常用佐劑基本作用方式抗原表位(Epitopes)免疫細(xì)胞不識(shí)別或作用于完整的抗原分子，替代的淋巴細(xì)胞僅識(shí)別大分子中個(gè)別的位點(diǎn)，這些位點(diǎn)稱為抗原表位(Epitopes)或抗原決定簇(Antigendeterminants)淋巴細(xì)胞與復(fù)雜抗原的相互作用，可能發(fā)生在抗原結(jié)構(gòu)的幾個(gè)不同水平上。B、T淋巴細(xì)胞識(shí)別不同的抗原表位。T細(xì)胞與B細(xì)胞抗原識(shí)別的比較蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與抗原表位一級(jí)結(jié)構(gòu)與順序表位二級(jí)結(jié)構(gòu)與抗原反應(yīng)性三級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)表位四級(jí)結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)表位、免疫原價(jià)數(shù)半抗原的免疫特性半抗原僅具有抗原性（反應(yīng)原性，特異性）當(dāng)與某種載體偶聯(lián)后（半抗原載體結(jié)合物，hapten-carrierconjugate）能表現(xiàn)免疫原性半抗原載體結(jié)合物的特異性存在三類抗原決定1）半抗原決定簇2）未受影響的載體蛋白表位3）半抗原和載體分子結(jié)合區(qū)形成的新表位第二節(jié)

抗體的基本知識(shí)抗體的基本結(jié)構(gòu)與功能共同的4肽鏈結(jié)構(gòu)：兩條相同的輕鏈(L,~22,000Da),兩條相同的重鏈(H,~55,000Da)每條輕鏈和重鏈間通過二硫鍵和非共價(jià)鍵連接成異二聚體(H-L)，兩個(gè)相同的H-L再結(jié)合成(H-L)2的抗體基本結(jié)構(gòu)不同抗體間，輕鏈和重鏈最初的約110aa是改變很大的，稱為可變(Variable,V)區(qū)；其余部分則相當(dāng)保守，稱為固定(Constant,C)區(qū)。重鏈上連有糖鏈?？贵w的基本結(jié)構(gòu)是與其功能（抗原結(jié)合；效應(yīng)功能介導(dǎo)）相對(duì)應(yīng)的免疫球蛋白基本結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)1940年前后，Tiselius&Kabat發(fā)現(xiàn)抗體的活性存在于血清γ-球蛋白R(shí).Porter，木瓜蛋白酶(papain)消化γ-球蛋白中的IgGA.Nisonoff，胃蛋白酶(pepsin)消化IgGG.Edelman,

2-巰基乙醇（mercaptoethanol）還原Fab(fragment,antigen-binding);Fc(fragment,crystallizable)150，000Da50，000Da45，000Da100，000Da50，000Da22，000Da多發(fā)性骨髓瘤與抗體氨基酸序列的研究一個(gè)問題：γ-球蛋白中的抗體群是有許多不同抗體組成的，而aa序列分析需要純蛋白正常個(gè)體的漿細(xì)胞，末期細(xì)胞，僅在有限的時(shí)間分泌抗體。多發(fā)性骨髓瘤（multiplemyeloma）病人的骨髓瘤細(xì)胞（腫瘤漿細(xì)胞）能無限增殖，持續(xù)分泌特異性抗體。患者血清中95%的免疫球蛋白是這種骨髓瘤蛋白，其中許多病人的骨髓瘤細(xì)胞分泌超量的輕鏈蛋白。Bence-Jones首先在尿液中發(fā)現(xiàn)了這些超量的輕鏈蛋白，稱為Bence-Jones蛋白。Normalplasmacellshelpprotectthebodyfromgermsandotherharmfulsubstances.Myelomacell(abnormalplasmacell)makingMproteins.免疫球蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)：反平行β片層和環(huán)狀結(jié)構(gòu)(loops)免疫球蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)固定區(qū)與抗體生物活性CL和CH1：有助于提高抗原結(jié)合，升高Fab臂最大旋轉(zhuǎn)性，參與抗體多樣性鉸鏈區(qū)（IgA、IgD、IgG）,富含Pro和Cys，富有彈性，形成二硫鍵IgE、IgM的CH2區(qū)功能不確定IgA、IgD、IgG的CH2或IgE、IgM的CH3連接有糖基，因而親水性較強(qiáng)，IgM、IgG通過此結(jié)構(gòu)域激活補(bǔ)體，發(fā)生生物學(xué)效應(yīng)?？贵wFc片段上兩結(jié)構(gòu)域共同與細(xì)胞膜Fc受體結(jié)合，發(fā)揮不同的生物學(xué)效應(yīng)。分泌免疫球蛋白(sIg)與膜結(jié)合免疫球蛋白(mIg)Secretedimmunoglobulin（sIg）Membrane-boundimmunoglobulin（mIg）sIg的重鏈羧末端結(jié)構(gòu)域（IgA、IgD、IgG的CH3或IgE、IgM的CH4）在結(jié)構(gòu)和功能上不同于mIg的相應(yīng)結(jié)構(gòu)域sIg:親水型aa組成mIg包括三段不同序列：

胞外親水序列

疏水跨膜序列（26aa）

胞質(zhì)部分B細(xì)胞不同發(fā)育階段表達(dá)不同類型的IgB細(xì)胞不同發(fā)育階段表達(dá)不同類型的Ig,但表達(dá)不同類型Ig的同一細(xì)胞，其抗原特異性一致。免疫球蛋白種類與功能多樣性免疫球蛋白的抗原決定同種型（Isotype）

由C區(qū)決定同種異型（Allotype）

由C區(qū)同一基因位置上不同等位基因的差異決定獨(dú)特型（Idiotype）

由可變區(qū)決定Fc受體識(shí)別抗體Fc區(qū)抗體—B細(xì)胞Fc受體—B細(xì)胞、T細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞免疫球蛋白超家族單克隆抗體多克隆抗體：

抗原多個(gè)表位誘導(dǎo)多種B細(xì)胞克隆增生與分化，產(chǎn)生多種抗體的混合物單克隆抗體：?jiǎn)蝹€(gè)抗原表位誘導(dǎo)單種B細(xì)胞克隆增生與分化，產(chǎn)生單克隆抗體單克隆抗體與細(xì)胞分化簇(CD)細(xì)胞分化簇(clustersofdifferentiation,CD)：白細(xì)胞表面的免疫功能分子，通過獨(dú)特的單克隆抗體的識(shí)別，能夠區(qū)分不同世系和階段的免疫細(xì)胞CD1-CD350第三節(jié)免疫球蛋白基因的組成與表達(dá)基因表達(dá)的中心法則B細(xì)胞發(fā)育與免疫球蛋白基因表達(dá)抗體的特征與其基因表達(dá)與抗體特異性相應(yīng)的巨大的抗體多樣性Ig中存在著重鏈和輕鏈氨基端的可變區(qū)與羧基端的固定區(qū)具有相同抗原特異性的同型抗體，是具有既定的可變區(qū)和不同的重鏈固定區(qū)抗體多樣性的產(chǎn)生可變區(qū)基因的重排固定區(qū)基因的種類替換Ig基因的表達(dá)、合成、裝配和分泌解釋抗體結(jié)構(gòu)多樣性的遺傳理論胚系理論（

germ-linetheories

），認(rèn)為胚胎細(xì)胞（卵和精子）基因組含有大量的Ig基因，不存在導(dǎo)致抗體多樣性的特殊遺傳理論。無法解釋：

當(dāng)固定區(qū)不變時(shí)，產(chǎn)生可變區(qū)多樣性的進(jìn)化機(jī)制體細(xì)胞變異理論（somatic-variationtheories），

基因組包含有相對(duì)小數(shù)目的Ig基因，大量的抗體特異性產(chǎn)生于體細(xì)胞的變異或重組。無法解釋：

當(dāng)產(chǎn)生可變區(qū)多樣性時(shí)，保證固定區(qū)不變的機(jī)制Dreyer&Bennett的雙基因模式(Two-GeneModel，1965年)兩個(gè)分開的基因編碼一條Ig的重鏈或輕鏈，一個(gè)基因編碼可變區(qū)，另一個(gè)編碼固定區(qū)；

這兩個(gè)基因在DNA水平同步以保證轉(zhuǎn)錄和翻譯為一條單獨(dú)的重鏈或輕鏈；

在胚系中，存在著成百上千的可變區(qū)基因，而僅需要存在一個(gè)單獨(dú)的固定區(qū)基因。

問題：當(dāng)時(shí)沒有直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，而且與“一個(gè)基因編碼一條多肽鏈”的生物學(xué)原則矛盾。利根川進(jìn)(SusnmuTonegawa)理論：免疫球蛋白基因重排

1976年提出，1987年獲諾獎(jiǎng)V區(qū)和C區(qū)基因呈分離狀態(tài)，并在B細(xì)胞分化成熟過程中不斷進(jìn)行重排目前的理論：免疫球蛋白基因的多基因組成

κ和λ輕鏈以及重鏈由位于不同染色體上分開的多基因家族編碼。

在胚系DNA中，每個(gè)多基因家族包含多個(gè)被非編碼區(qū)分割的編碼序列，稱為基因片段（genesegments)。重鏈λ輕鏈κ輕鏈小鼠免疫球蛋白胚系基因片段的組成基因可變區(qū)重排：輕鏈DNA的V-J重排基因可變區(qū)重排：重鏈DNA的V-J重排基因可變區(qū)重排的機(jī)制：重組信號(hào)序列引導(dǎo)重組

重組信號(hào)序列(recombin-ationsignalsequences,RSS):位于基因片段側(cè)翼(V的3’；J的5’；D的兩側(cè))的小段DNA序列。

功能:作為重排基因的重組加工信號(hào)。RSS組成:保守的回文結(jié)構(gòu)七聚體+12或23bp的間隔序列+保守的富含AT的九聚體One-turnRSS:含12bp間隔序列的;Two-turnRSS:含23bp間隔的序列。

它們總是相互連接，因此稱為one-turn/two-turn連接規(guī)則或12/23規(guī)則?；蚩勺儏^(qū)重排的機(jī)制：重組酶連接基因片段

V(D)J重組酶:催化RSSs與編碼序列間的連接反應(yīng)(V-(D)-J重組)。RAG

(recombination-activatinggenes)-1和RAG-2，僅在淋巴細(xì)胞特異表達(dá)。

刪除連接與翻轉(zhuǎn)連接

具體的一些步驟：1)重組酶識(shí)別RSSs，兩信號(hào)序列和鄰近的編碼序列靠近到一起

2)RAG-1和RAG-2在信號(hào)序列和編碼序列結(jié)合處單鏈切割

3)RAG-1和RAG-2催化DNA的雙鏈切割，同時(shí)在編碼序列末端和信號(hào)序列雙鏈切割的末端產(chǎn)生一個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu)基因可變區(qū)重排的機(jī)制：重組酶連接基因片段4）單鏈內(nèi)切核酸酶隨機(jī)切割發(fā)夾結(jié)構(gòu)產(chǎn)生回文的P-區(qū)核苷酸加入；5）末端脫氧核酸轉(zhuǎn)移酶(TdT)在重鏈V,D,J編碼序列的切割末端加上至15個(gè)核苷酸的N-區(qū)核苷酸；雙鏈斷裂修補(bǔ)酶（DSBR）修補(bǔ)和連接組合編碼序列和信號(hào)序列，產(chǎn)生編碼連接序列和信號(hào)連接序列基因可變區(qū)重排的機(jī)制：連接彈性(連接多樣性)連接彈性（junctionalflexibility）,又稱連接多樣性（junctionaldiversity），即在V-(D)-J重排中，信號(hào)序列與編碼序列的鏈接是精確的，而隨后的編碼序列間的連接是不精確的。

連接彈性的結(jié)果導(dǎo)致了重排的多樣性，也導(dǎo)致某些重排是沒有結(jié)果的?；蚩勺儏^(qū)重排的機(jī)制：等位基因排斥確保了單抗原特異性等位基因排斥（allelicexclusion），在一個(gè)B細(xì)胞中，雖然B細(xì)胞是二倍體，但是僅表達(dá)來自一條染色體的重鏈重排基因或輕鏈重排基因。確保了功能B細(xì)胞從不表達(dá)多于一個(gè)的VHDHJH或VLJL

這一現(xiàn)象提示一旦一個(gè)VHDHJH或VLJL重排物產(chǎn)生，重組的機(jī)制就關(guān)閉了等位基因排斥的模型，首先重鏈基因重排，一旦一個(gè)重鏈基因重排發(fā)生，其蛋白產(chǎn)物就阻止別的重鏈等位基因重排事件,而啟動(dòng)輕鏈基因重排?？贵w多樣性的產(chǎn)生

多胚系基因片段：Multiplegerm-linegenesegmentsV-(D)-J連接組合：CombinatorialV-(D)-Jjoining連接彈性：JunctionalflexibilityP-區(qū)核苷酸增加：P-regionnucleotideaddition(P-addition)N-區(qū)核苷酸增加：N-regionnucleotideaddition(N-addition)體細(xì)胞高突變：Somatichypermutation輕重鏈組合：Combinatorialassociationoflightandheavychains多胚系基因片段與V-(D)-J連接組合連接彈性:信號(hào)序列精確連接，編碼序列連接不精確P核苷酸增加和N-核苷酸增加中的隨機(jī)性B細(xì)胞發(fā)生隨機(jī)的高頻率體細(xì)胞突變固定區(qū)基因間的種類轉(zhuǎn)換(classswitching)種類轉(zhuǎn)換:B細(xì)胞抗原刺激后，重鏈DNA進(jìn)行進(jìn)一步的重排，VHDHJH

能與任何CH基因片段結(jié)合。這一過程稱為種類轉(zhuǎn)換或同型轉(zhuǎn)換，其參與的DNA側(cè)翼序列(轉(zhuǎn)換區(qū)

，switchregions)位于每個(gè)CH片段的上游。

轉(zhuǎn)換信號(hào)來自于細(xì)胞因子。IL-4誘導(dǎo)的種類轉(zhuǎn)換機(jī)制Ig基因表達(dá)（mIgorsIg）Ig基因表達(dá)(同時(shí)表達(dá)IgM和IgD）免疫球蛋白的合成、裝配和分泌免疫球蛋白基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控第四節(jié)

抗原-抗體相互作用主要內(nèi)容抗原抗體反應(yīng)的原理交叉反應(yīng)(CrossReactivity)沉淀反應(yīng)和凝集反應(yīng)抗原抗體反應(yīng)的應(yīng)用放免測(cè)定、Elisa、WesternBlot······抗原抗體反應(yīng)的原理抗原抗體之間的相互作用力：

氫鍵離子鍵疏水作用力范德華力

親和力