第04章免疫球蛋白課件

第二篇免疫分子及抗原分子

第4章免疫球蛋白**

（Immunoglobulin，Ig）§1.Ig的結構Background幾個概念§2.Ig的異質性§3.Ig的功能§4.各類Ig的特性與功能§5.人工制備抗體掌握抗體和免疫球蛋白的概念;掌握免疫球蛋白的結構（基本結構、恒定性、可變區(qū)、功能區(qū)、酶解片段）及其與功能的關系;了解免疫球蛋白分子的血清型（Ig的同種型、同種異型及獨特型）;掌握五類免疫球蛋白的特性和功能特點，掌握免疫球蛋白的生物學活性;了解單克隆抗體（概念、特點、制備及意義）§1.Ig的結構Background§2.Ig的異質性§3.Ig的功能§4.各類Ig的特性與功能§5.人工制備抗體EmilvonBehring,1901,

antitoxinsGeoregesKohlerandCesarMilstein,1984,monoclonalantibodySusumuTonegama,1987,structureofIggeneGeraldEdelmanandRodneyPorter,1972,structureofantibodyPaulEhrlich

,1908,

productionofantibodyNobelPrizewinners+-白蛋白MobilityAmountofproteinImmuneserumAgadsorbedserum123球蛋白(globulins)γTiselius和Kabat,1937

（2）于血清等體液中,屬分泌型(1)定義:B細胞識別抗原后增殖分化為槳細胞所產生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中,可與抗原特異性結合，顯示其免疫功能,是執(zhí)行體液免疫的重要分子。2.抗體（antibody,Ab)3.免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）

是指具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白。WHO,IIA(1968,1972)3.Ab與Ig的關系(1)Ab是Ig(2)Ig不是Ab,如BCR,MHC膜型(membraneIg,mIg)分泌型(secretedIg,sIg)Ab是抗毒素類物質的生物學功能定義Ig則是其化學結構定義抗體（antibody,Ab)是B細胞識別抗原后增殖分化為槳細胞所產生的一種蛋白質，主要存在于血清等體液中，能與相應抗原特異性地結合，具有免疫功能。免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）是指具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白4.Ab與Ig的分類IgIgMIgGIgAIgDIgEμγαεδAb☆返回§1.免疫球蛋白的結構一、免疫球蛋白的基本結構(一)重鏈和輕鏈(肽鏈組成)(二)可變區(qū)和恒定區(qū)(三)絞鏈區(qū)(四)結構域(功能區(qū))IgG分子由兩條H鏈和兩條L鏈共價結合而成。輕鏈包括VL和CL兩個結構域，重鏈含有1個VH和3個CH

結構域。VH和VL共同組成抗原結合部位。Ig分子中線對稱，具有兩個相同的抗原結合部位。(一)

肽鏈:4條2.輕鏈(lightchain)1.重鏈（heavychain）1.重鏈和輕鏈（Heavy&lightchains）1)重鏈（Heavychain:H鏈）①大約500a.a,糖基(+)②類別（Class）:H鏈：,,,,.(Ig)IgA,IgG,IgMIgD,IgE2)輕鏈（lightchain:L鏈）①大約214a.a,糖基(-)②型別（type）:,H鏈:50-７０KD,4５0-５５０AA

L鏈:25KD,214AA

κλ２:1（二）可變區(qū)和恒定區(qū)1.可變區(qū)（variableregion）

重鏈：VH輕鏈VL2.恒定區(qū)（constantregion）重鏈：CH輕鏈CLVLVHNCLCH1CH2

CH3C1.V區(qū)①N-末端:1/2L+1/4(1/5)H;②高變區(qū)（hypervaribleregion，HVR)(complimentaritydeterminingregion,CDR):形成Ag結合位點;③框架區(qū)（Frameworkregion，F(xiàn)R):

維持高變區(qū)的空間構型。StructureoftheVariableRegionHypervariable(HVR)orcomplimentaritydeterminingregions(CDR)FR1FR2FR3FR4HVR1HVR2HVR3VariabilityIndex257550100Aminoacidresidue150100500Frameworkregions(FR)抗原B細胞表位

抗體CDR表位Ag圖11-9CDR分布BCR/TCR/Ig(三).鉸鏈區(qū)（Hingeregion）VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHingeregionFcCOO–NH3+特點：1)極富彈性2)富含脯氨酸功能:1)有利于Ab與Ag的結合2)有利于Ab與補體的結合鉸鏈區(qū)papain

Fc

2Fab

(四)免疫球蛋白的功能區(qū)

約由110個氨基酸組成，其氨基酸的序列具有相似形或同源性。二級結構是反向平行的β片層CH1CLVLVHCH2

CH3補體FcR表位同種異型標志功能區(qū)簡表結合Fc

R(肥大細胞，嗜堿性粒細胞)(IgE)CH2+CH3C1q的結合位點(IgM)CH3結合Fc

R(MC,M,B,NK)(IgG)CH3C1q的結合位點(IgG)CH2同種異型的遺傳標記CH+CL一個抗原結合位點VH+VL二.Ig的其他成分--J鏈和分泌片1.J鏈（joiningchain）:J鏈是一條多肽鏈，富含半胱氨酸，由漿細胞合成。連接單體以使Ig成聚合體。

JSCIgAdimer2.分泌片(1)化學本質:

多肽鏈(70kD)(2)來源：上皮細胞chain（3）作用：

a.幫助IgA穿越黏膜

b.保護sIgA抵抗蛋白酶的水解作用三、免疫球蛋白的水解片段Porter&Edelman(1959)馬體內獲得的破傷風抗毒素異物性降低減少超敏反應的發(fā)生

§2.Ig的異質性(heterogeneity)異質性:是指Ig在特異性及類型方面的差異性.異質性基礎是Ig在結構和組成上的差異----抗原性

（一）類(class)一、免疫球蛋白的類型（二）亞類(subclass)差異(CH)類,亞類類,亞類劃分范圍:一個物種內γεμδαHumanImmunoglobulinSubclassesIgGSubclassesIgG1-Gamma1(1)heavychainsIgG2-Gamma2(2)heavychainsIgG3-Gamma3(3)heavychainsIgG4-Gamma4(4)heavychainsIgAsubclassesIgA1-Alpha1(1)heavychainsIgA2-Alpha2(2)heavychains(三)型(type)(四)亞型(subtype)型,亞型(CL)型,亞型劃分范圍:一個物種內OZ(+):亮氨酸)—190位OZ(-):精氨酸)—190位λ表位豐富抗原眾多二、免疫球蛋白的多樣性

----外源因素特異性眾多IgV區(qū)變化多氨基酸組成排列多Ag三、免疫球蛋白的多樣性

-------內源因素：

免疫球蛋白的血清型—Ig具有抗原性和免疫原性同種型同種異型獨特型人Igs血清(Ag)兔抗人Ig血清(Ab)+人Igs血清(Ag)五類Igs(H)二型Igs(L)VC抗γAb抗αAb抗μAb抗εAb

指同一種屬所有正常個體Ig分子所共有的抗原特異性標志，主要在Ig的C區(qū)中。如，H鏈--五個大類和亞類

L鏈分為兩型，即κ和λ亞型1、同種型(isotype)同一種屬中不同個體所產生的同一類型Ig,由于重鏈或輕鏈恒定區(qū)內一個或數(shù)個氨基酸（即遺傳標志）不同而表現(xiàn)的抗原性差異2、同種異型（allotype)3、獨特型（idiotype)（1）一個體/物種/不同物種中不同B細胞克隆所產生的Ig可變區(qū)所具有的抗原特異性標志，由Ig超變區(qū)特有的氨基酸序列和構型所決定－－idiotypedeterminant§３.Ig的功能V區(qū)的功能C區(qū)的功能1.V區(qū)的功能：

(1)功能是識別和特異性的結合抗原，是V區(qū)特別是HVR（CDR）的空間構型所決定,Ig單體可結合兩個抗原表位，為雙價

(2)B細胞膜表面的IgM和IgD是B細胞識別抗原的受體毒素中和

(ToxinNeutralization)PreventingBacterialAdherence阻止細菌粘附細胞被病毒感染抵抗病毒感染封閉病毒的AbVirus-blockingAntibodies封閉病毒的AbBCellAntigenReceptor(BcR)Ig-

Ig-

Ig-

Ig-

BCell2.C區(qū)的功能：(1)激活補體:

IgM，IgG1-3+Ag(2)結合細胞表面的Fc受體調理作用、ADCC作用介導Ⅰ型超敏反應

(3)穿過胎盤和黏膜

IgG固定補體示意圖C1rC1sC1qNoactivationActivationC1rC1sC1qCH2AgIgG分子結合抗原前后的構象變化Fab段Fc段C1q結合位點被屏障結合抗原之前

CH1

CH2暴露的C1q結合位點結合抗原之后IgMCH3區(qū)，IgGCH2區(qū)CH1CLVLVHCH2

CH3FcRYYYYNKIgE嗜酸性粒細胞線蟲穿過胎盤自然被動免疫IgGsIgA穿過黏膜sIgAVHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOO–NH3+C區(qū):1、固定補體2.結合組織細胞調理作用介導ADCC

介導I型超敏反應3.穿越胎盤和黏膜

V區(qū):特異性結合抗原中和作用（病毒、毒素）凝集細菌阻止黏附7-2抗體分子的生物學活性IgGIgMIgAIgEIgD第四節(jié)五類免疫球蛋白的特點和功能γεμδαIgG1.結構J結構IgG分子的四種亞型IgG1IgG4IgG3IgG2

g1，g2，g3和

g4等IgG鏈分別參與組成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的鉸鏈區(qū)最長，IgG2鉸鏈區(qū)較短。四種亞類的IgG分子在血清中的濃度不同，所發(fā)揮的生物學特性亦不相同。

IgG四個亞類的特點IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量(占IgG的百分比）702064血清半衰期(天)2323723通過胎盤++++++++++固定補體+++++–

結合Fc受體+++–++++

IgG1、IgG2和IgG3能通過經典途徑激活補體血清含量最高(75%～85%),也是丙種球蛋白的主要成分半衰期較長（16～24d）主要的抗感染抗體(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫調理作用)參與II、III型超敏反應通過胎盤IgG的特點IgM

J鏈IgM抗體結構分泌型IgM膜型IgMsIgM

IgaIgb

IgaIgb1Membrane-boundIgMIgM是個體發(fā)育中最早產生的抗體，胚胎晚期已能合成，新生兒臍帶血中若IgM水平升高，提示胎兒曾有宮內感染IgM是抗原刺激后出現(xiàn)最早的抗體，半衰期短，故檢測IgM水平可用于傳染病的早期診斷。mIgM是B細胞抗原受體（BCR）的主要成分也可參與II、III型超敏反應IgM的特點

J鏈分泌鏈IgAdimerIgA分子分泌型IgA（sIgA）:是體液中的主要免疫球蛋白，參與黏膜免疫的主要Ig。IgA1IgA的特點參與皮膚粘膜的局部抗感染作用初乳中含有高濃度的sIgA----母乳喂養(yǎng)通過替代途徑激活補體參與Ⅲ型超敏反應

IgE分子的結構IgE

分子*與肥大細胞和嗜堿性粒細胞的IgE受體結合，與過敏反應有關*參與抗寄生蟲免疫反映IgEIgE結構1血清中含量最低可與肥大細胞、嗜堿性粒細胞上的高親和力Fcε受體（FcεRⅠ）結合，引起Ⅰ型超敏反應FcεRⅡ分布于巨噬細胞、B細胞、嗜酸粒細胞IgE

IgD分子的結構IgD分子*在膜表面的表達是B細胞成熟的主要標志；*膜型IgD作為BCR的組成部分，發(fā)揮信號傳導作用IgD是B細胞的重要表面標志B細胞的分化過程中首先出現(xiàn)mIgM，mIgD的出現(xiàn)標志著B細胞成熟對防止免疫耐受有一定作用IgD表7-1人抗體分子的特性抗體類別

IgG

IgA

IgM

IgD

IgE重鏈類別

g

a

m

d

e重鏈亞類g1,g2,g3,g4

a1,a2輕鏈類別

k和

l

k和

l

k和

l

k和

l

k和

l分子式

g2l2

或

g2k2a2l2或(a2l2)5SCJa2k2或(a2k2)5SCJ(m2l2)5J或(m2k2)5J

d2l2

或d2k2

e2l2

或

e2k2分子量（kDa）150160或400900180190固定補體能力+0++++00血清濃度(mg/100ml)1000200