抗原特異性的分子基礎

抗原特異性的分子基礎第1頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是抗原（antigen,Ag

）？抗原如何分類？ICA-WYS

問題第2頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月一、抗原的概念抗原（antigen,Ag）概念是一類能刺激機體免疫系統(tǒng)產生特異性免疫應答，并能與相應免疫應答產物在體內或體外發(fā)生特異性結合的物質免疫應答

(immuneresponse)免疫細胞對抗原分子的識別、活化、分化和效應過程ICA-WYSICA-WYS

第3頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月免疫原性（immunogenicity，抗原性）指抗原能刺激機體產生免疫應答，即產生抗體或致敏淋巴細胞的能力

反應原性

(immunoreactivity，免疫反應性）指抗原與相應免疫效應物質（抗體和致敏淋巴細胞）在體內或體外發(fā)生特異性反應的特性

ICA-WYSICA-WYS

10第4頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月免疫系統(tǒng)抗原抗體或致敏淋巴細胞體內外特異性結合（免疫反應性）免疫原性ICA-WYS

第5頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月既有免疫原性又有免疫反應性的抗原稱為免疫原（immunogen）

ICA-WYS6ICA-WYS

30第6頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月二、抗原的分類完全抗原(completeantigen)

具有免疫原性和反應原性的抗原

半抗原(hapten)

有反應原性，無免疫原性ICA-WYSICA-WYS

30第7頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月半抗原(Hapten)

具有免疫反應性,沒有免疫原性的小分子物質小分子免疫應答（immuneresponse）+載體carrier半抗原+載體=完全抗原載體(carrier)：賦予半抗原免疫原性的大分子物質第8頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月什么是抗原的特異性？決定抗原特異性的物質基礎？

ICA-WYS

問題第9頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月抗原的特異性（antigenspecificity)指抗原誘導機體產生特異性免疫應答并與免疫應答產物發(fā)生專一結合的特性決定抗原特異性的物質基礎？ICA-WYS

第10頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月決定抗原特異性的分子結構基礎抗原表位(epitope)亦稱為抗原決定簇（antigenicdeterminant,AD)ICA-WYS

第11頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月三、抗原決定簇（表位）抗原分子表面上一小部分具有化學活性的區(qū)域注意：抗原決定簇,而非整個抗原決定抗原的特異性ICA-WYS

第12頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月意義

AD是被免疫細胞識別的靶結構，是免疫反應具有特異性的物質基礎

AD大小、數(shù)目、性質、構型和構象決定著抗原的特異性ICA-WYS43ICA-WYS

第13頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月抗原決定簇分子大小

受抗體抗原結合部位大小限制1個蛋白質或多肽分子的AD含5~7個氨基酸殘基1個多糖AD含5~7個葡萄糖殘基ICA-WYS

(一)抗原決定簇對抗原特異性的影響ICA-WYS

第14頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

抗原決定簇位點分布抗原決定簇的位點分布對抗原特異性具有決定性意義ICA-WYSICA-WYS

第15頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月Sela等用多聚-DL-Ala和聚-L-Lys合成的多肽研究圖2-33種合成的叉鏈多聚氨基酸

ICA-WYSAD外露分子表面AD處于分子內側殘基側鏈間距離擴大ICA-WYS

第16頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月抗原免疫原性必要條件AD外露在分子表面(與抗體結合的只是抗原分子表面的AD

)BSA含18個AD，暴露在分子表面與抗體特異性結合的只有6個。BSA酶解后，內部AD暴露出來，成為新生的AD，可引起免疫反應ICA-WYSICA-WYS

第17頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月不同化學基團決定抗原抗體反應專一性Landsteiner用馬血清白蛋白分別偶聯(lián)苯胺類物質組成偶氮蛋白質。然后用所制偶氮蛋白質作抗原分別免疫家兔得到相應抗血清這些抗血清只能與相應抗原起反應說明不同化學基團決定抗原抗體反應的專一性ICA-WYS化學組成和性質ICA-WYS

第18頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月*蛋白質中Tyr殘基

偶氮苯磺酸蛋白質（抗原）

ICA-WYSICA-WYS

第19頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月表2-1不同化學基團對抗原特異性的影響ICA-WYSICA-WYS

第20頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月構型與構象

AD特異性與抗原分子上化學基團空間構型與有關氨基苯甲酸鄰、間、對位異構物分別與同種蛋白偶聯(lián)后，經分別免疫動物得3種抗體，它們只能與相應抗原發(fā)生反應AD的特異性與抗原光學構型有關左旋和右旋酒石酸分別與蛋白質偶聯(lián)后，經免疫動物獲得的抗體，只能與相應的左旋或右旋酒石酸發(fā)生特異反應。ICA-WYSICA-WYS

第21頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月表2-2化學基團位置對抗原特異性的影響

抗體半抗原（抗半抗原-載體苯胺鄰氨基間氨基對氨基免疫血清）苯甲酸苯甲酸苯甲酸抗載體-苯胺++++—

—

—抗載體-鄰氨基苯甲酸—++++—

—抗載體-間氨基苯甲酸—

—++++—抗載體-對氨基苯甲酸—

—

—++++ICA-WYSICA-WYS

第22頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月AD特異性與其構象有關Sela合成2種有不同構象的三肽聚合物：TAG-L：Tyr-Ala-Glu三肽連在多聚Ala和多聚Lys叉鏈骨架上（無規(guī)則螺旋結構）(TAG)n：α-螺旋構象的Tyr-Ala-Glu聚合物這兩種多聚物分別免疫家兔所產生的抗體，在免疫學上無交叉反應ICA-WYSICA-WYS

第23頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月分子量7.5x104無規(guī)則螺旋結構多聚物(Tyr-Ala-Glu)n分子量1.0x105α–螺旋構象聚合物ICA-WYSICA-WYS

第24頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

TAG-L抗原性取決于氨基酸序列，稱序列決定簇(sequentialdeterminant)(TAG)n抗原性取決于分子構象，稱構象決定簇(conformationaldeterminant)溶菌酶分子5個AD，3個是構象AD

改變AD氨基酸序列或破壞蛋白質構象，其專一性也隨之改變ICA-WYSICA-WYS

第25頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS1.表位預測方法適于已知一級結構的蛋白質或多肽抗原預測(1)親水性方案(Hydrophilicity)蛋白抗原各氨基酸殘基分為親水和疏水殘基兩類疏水性殘基一般埋在蛋白內部,親水性殘基位于表面,親水部位與抗原表位有密切聯(lián)系

（二）蛋白質抗原表位分析方法ICA-WYS

第26頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS(2)抗原性方案(Antigenicity)抗原性刻度（Welling）各氨基酸用出現(xiàn)在抗原區(qū)頻率描述,此頻率除以各氨基酸在所有蛋白質中的頻率就可推出此刻度值疏水性氨基酸殘基對抗原表位形成亦有貢獻缺點:所用數(shù)據(jù)庫有限,并且連續(xù)位點內的殘基被認為是同等重要

ICA-WYS

第27頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS(3)二級結構預測方案(Secondarystructure)β轉角為凸出結構,多出現(xiàn)在蛋白質抗原表面,利于與抗體嵌合,較可能成為抗原表位α螺旋、β片層結構規(guī)則不易形變,較難嵌合抗體,一般不作為抗原表位預測成功率均不超過65%。Cohen方法對轉角的預測正確率很高,對于已知折疊類型的蛋白質(αα類,ββ類,α/β類)正確率高達95%ICA-WYS

第28頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS2.化學“切割”法或酶法①化學法或酶“切割”抗原,分離抗原肽段,研究其與不同McAb的作用,確定抗原表位該法對蛋白質一級結構不作要求,測定結果只能是抗原的線性表位ICA-WYS

第29頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS②水解抗原-抗體復合物直接確定線性及構象性抗原表位方法,又稱蛋白質足跡分析(Proteinfootprinting)理論依據(jù):抗原-抗體復合物結合部位能抵抗蛋白酶水解采用質譜技術已成功確定細胞色素C,胃泌素釋放肽(GRP),脂堿性磷酸酶(PLAP)等抗原表位LemmelC,Stevanovi?S.TheuseofHPLC-MSinT-cellepitopeidentification.Methods29(2003)248~259ICA-WYS

第30頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月抗原結合價（antigenicvalence）

能和抗體分子結合的AD數(shù)目。半抗原為一價，天然抗原一般是大分子，由多種、多個AD組成，是多價抗原，可和多個抗體分子結合+ICA-WYS

第31頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月抗原結合價（抗原價）指能與抗體分子結合的AD總數(shù)分子量10萬：2個抗原價分子量40萬：10~12個抗原價一個含100個氨基酸的球型蛋白可能只有幾個表面AD，因蛋白質空間折疊使大部分AD埋藏于分子內部ICA-WYSICA-WYS

第32頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月交叉反應Ag除與相應Ab發(fā)生特異性反應外，有時還可與其它Ab或Ag發(fā)生反應，稱為交叉反應（crossreaction）因兩種AD在化學結構上有部分相似肺炎莢膜多糖3型(S3)與8型(S8)均含有纖維二糖醛酸殘基結構，有一定相似性，故與馬抗S3血清或馬抗S8血清相遇時，兩者均出現(xiàn)一定程度的交叉反應ICA-WYSICA-WYS

第33頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月肺炎莢膜多糖S3

型與S8型的結構式：ICA-WYSS3S8纖維二糖醛酸殘基纖維二糖醛酸殘基纖維二糖醛酸殘基葡萄糖半乳糖殘基ICA-WYS

30第34頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月四、抗原結構的免疫化學（一）蛋白質抗原鯨肌紅蛋白結構

1條153個氨基酸殘基多肽鏈+1個血紅素輔基8個螺旋區(qū)（α-螺旋占75%）肽鏈轉彎處形成無規(guī)卷曲（α-螺旋不能轉彎）AD處于肽鏈第16~21、56~62、94~99、113~119與146~151位氨基酸殘基的各位點上ICA-WYSICA-WYS

第35頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖2-4肌紅蛋白的構象ICA-WYSF8E7ABCDEFGHICA-WYS

第36頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2-5鯨肌紅蛋白的結構示意圖

ICA-WYS16~2156~6294~99113~119146~151ICA-WYS

第37頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS

表2-2鯨肌紅蛋白抗原決定簇位點的一級結構決定簇位點氨基酸殘基及位置殘基數(shù)

151621221(Ala)-Lys-Val-Glu-Ala-Asp-Val-(Ala)6或756622Lys-Ala-Ser-Glu-Asp-Leu-Lys7

9499

3Ala-Thr-Lys-His-Lys-Ile61131194His-Val-Leu-His-Ser-Arg-His71451461515(Lys)-Tyr-Lys-Glu-Leu-Gly-Tyr6或7

表2-4鯨肌紅蛋白抗原決定簇位點的一級結構決定簇位點氨基酸殘基及位置殘基數(shù)

151621221(Ala)-Lys-Val-Glu-Ala-Asp-Val-(Ala)6或756622Lys-Ala-Ser-Glu-Asp-Leu-Lys794993Ala-Thr-Lys-His-Lys-Ile61131194His-Val-Leu-His-Ser-Arg-His71451461515(Lys)-Tyr-Lys-Glu-Leu-Gly-Tyr6或7ICA-WYS

第38頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月AD位點分布

分子表面突出部位肽鏈轉角處或末端、兩個α-螺旋區(qū)域之間大小與抗體分子抗原結合部位大小相符AD中氨基酸類型分析

Lys(AD1、2、3、5)、Arg(4)、Glu(1、2、5)、Asp(1、2)、His(3、4)，均有極性基團與抗體結合，極性基團發(fā)揮抗原活性作用？ICA-WYSICA-WYS

第39頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）多糖抗原AD:糖鏈非還原性端高度分支比直鏈多糖有較多ADKabat用抗原性細菌多糖測抗體分子抗原結合部位大小

葡聚糖（dextran）和果聚糖（levan）作探針I(yè)CA-WYSICA-WYS

第40頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月方法用葡聚糖和抗葡聚糖血清反應，由葡糖單位形成的二糖、三糖……七糖等進行沉淀抑制反應，以測定抗體分子抗原結合部位大小可溶性Ag與相應Ab特異結合，在二者比例合適、并有一定濃度電解質存在時，可形成不溶性免疫復合物(IC)沉淀當抗原過量時，形成IC分子小，會發(fā)生解離ICA-WYS

第41頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月ICA-WYS抑制劑濃度抑制百分率圖2-5葡聚糖、抗葡聚糖與低聚糖間的沉淀抑制反應

注：3為丙糖，4為丁糖，5為戊糖，6為己糖ICA-WYS

第42頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月生物標志物（biomarker）定義：能反映致病因素或毒物從暴露到效應過程各個環(huán)節(jié)性質的特異性生物分子如DNA加合物、蛋白質加合物等用生物標志物作為環(huán)境污染物暴露及毒性效應評價、預警，是當前研究熱點ICA-WYS參考文獻：余建新，吳采櫻。生物標志物用于污染物的快速檢測及毒性評價。分析化學，2002，30（1）：107~113ICA-WYS

第43頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月常見腫瘤標志物甲胎蛋白-AFP癌胚抗原-CEA卵巢癌相關抗原–CA125乳腺癌相關抗原–CA15-3癌癥相關抗原–CA72-4癌癥相關抗原–CA50前列腺癌特異抗原–PSAICA-WYS

第44頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月癌胚抗原（

carcinoembryonicantigen;CEA）

廣譜性腫瘤標志物對大腸癌、乳腺癌和肺癌療效判斷、病情發(fā)展、監(jiān)測和預后估計是一個較好的腫瘤標志物

CEAisawidelydistributedtumourmarker.Althoughitisexpressedinhighproportionsonavarietyofhumantumours,notablyofthecolonbutalsoofthebreastandlung,studiesalsorevealthepresenceofCEAinnormaltissues.ICA-WYS

第45頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月正常成人血液CEA很難檢出70-90%結腸腺癌患者CEA高度陽性，胃癌（60-90％）、胰腺癌（70-80％）、小腸腺癌（60-83％）、肺癌（56-80％）、肝癌（62-75％）、乳腺癌（40-68％）、泌尿系癌腫（31-46％）CEA含量與腫瘤大小、有無轉移存在一定關系，發(fā)生肝轉移時，CEA升高尤為明顯ICA-WYS

第46頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月術前或治療前CEA濃度能預示腫瘤狀態(tài)、存活期及有無手術指征等術前CEA濃度低，說明病期早，腫瘤轉移、復發(fā)可能越小，其生存時間越長；療效觀察手術完全切除者，術后6周CEA回復正常；術后有殘留或微轉移者，可見下降，但不恢復正常；無法切除者，一般呈持續(xù)上升CEA濃度隨治療而下降，說明有效；若經治療其濃度不變，甚至上升，則須更換治療方案ICA-WYS

第47頁，課件共51頁，創(chuàng)作于2023年2月結構糖蛋白，分子量約20萬。不同腫瘤提取CEA,抗原性相似，所含唾液酸及糖組分含量不一定相同，有多個抗原表位Ahighlyglycosylatedcellsurfaceproteinofmolecularmassabout180,000.Theprimarystructure：thematureCEA(startingatLys)consistsof668aminoacids,withthe