醫(yī)學(xué)免疫之免疫球蛋白

免疫球蛋白ImmunoglobulinWHUIMM思考題

概念：Ig，Ab，V區(qū)，C區(qū)，HVR，F(xiàn)R，CDR，鉸鏈區(qū)，J鏈，分泌片，調(diào)理作用，ADCC，單克隆抗體，同種型，同種異型，Id

Ig

的基本結(jié)構(gòu)、功能區(qū)

Ig

的功能

Ig

的水解片斷

五類Ig

的生物學(xué)特性及功能重點(diǎn)：

1.Ig的結(jié)構(gòu)

2.免疫球蛋白的功能

3.五類免疫球蛋白的生物學(xué)特性難點(diǎn)：

1.抗體的異質(zhì)性

2.人工制備抗體內(nèi)容提要概述免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)抗體的異質(zhì)性免疫球蛋白的功能五類免疫球蛋白的生物學(xué)特性基因工程抗體,人工制備抗體一、概述Ig的概念

泛指體內(nèi)具有抗體活性或在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與之相似的球蛋白。類型

分泌型（secretedIg,sIg）膜型（membraneIg,mIg）理化性質(zhì)

屬球蛋白，在電泳圖譜上大部分抗體活性在

球蛋白區(qū)；具有異質(zhì)性。免疫球蛋白和抗體的概念與關(guān)系*抗體（Antibody，Ab）是B細(xì)胞識(shí)別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生，能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合、具有免疫功能的一類球蛋白，主要存在于血清等體液中。是一個(gè)功能上的概念。*免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）

泛指體內(nèi)具有抗體活性或在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與之相似的球蛋白。是一個(gè)化學(xué)結(jié)構(gòu)上的概念。

關(guān)系

所有Ab都是免疫球蛋白Ig；但I(xiàn)g不一定都是Ab。

E.g.:Benceprotein(本周蛋白)isIg,buthasnoAbactivity.

二、Ig的結(jié)構(gòu)(IgG

為例)重鏈與輕鏈可變區(qū)和恒定區(qū)鉸鏈區(qū)功能區(qū)其它成分水解片段基本結(jié)構(gòu)*Ig由兩條相同的重鏈和兩條相同的輕鏈通過(guò)二硫鍵連接而成的四肽鏈分子。每條重鏈和輕鏈分為氨基端和羧基端。重鏈與輕鏈*重鏈（heavychain,H鏈）約450-550氨基酸根據(jù)重鏈恒定區(qū)抗原性不同,可將重鏈分為5種：、、、、。其相應(yīng)Ig為五類(classes):IgG、IgM、IgA、IgD、IgE，又稱為Ig的同種型。*輕鏈（lightchain,L鏈）約214個(gè)氨基酸

1）根據(jù)輕鏈恒定區(qū)抗原性不同，分為和兩型(types)，兩型功能無(wú)區(qū)別。

2）在不同種屬的動(dòng)物與鏈的比例不同：

人：：=2：1

小鼠：：=20：1可變區(qū)和恒定區(qū)

根據(jù)氨基酸排列順序的不同分為V區(qū)和C區(qū)。

1.可變區(qū)（variableregion，V區(qū)）：即VL和VH，位于Ig分子N端；不同Ab其IgV區(qū)氨基酸組成和排列有較大差異，并決定Ab與Ag結(jié)合的特異性。*高變區(qū)（hypervariableregion,HVR）：VL和VH中各有3

個(gè)區(qū)域的氨基酸組成和排列順序特別容易變化,即HVR。*互補(bǔ)決定區(qū)（complementarity-determiningregion,

CDR）：VL和VH的三個(gè)高變區(qū)乃Ab與Ag（表位）特異性結(jié)合的位置，決定Ab特異性。*骨架區(qū)（frameworkregion,FR）：V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組成和排列相對(duì)保守，此為FR。VH和VL各有4個(gè)

FR。

2.恒定區(qū)（constantregion,C區(qū))

位于Ig分子的C端，占輕鏈1/2和重鏈3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一種屬中，同一類重鏈和同一類輕鏈C區(qū)氨基酸的組成或排列比較恒定。介導(dǎo)Ig多種生物學(xué)功能。鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間，含豐富的脯氨酸，易伸展彎曲，有利于IgV區(qū)與Ag互補(bǔ)性結(jié)合；有利于暴露補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)；對(duì)蛋白酶敏感。IgM和IgE無(wú)此區(qū)。免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域）

Ig分子每一肽鏈內(nèi)部有大約110個(gè)氨基酸形成一個(gè)亞單位，其內(nèi)由鏈內(nèi)二硫鍵構(gòu)成肽環(huán)，稱為功能區(qū)或結(jié)構(gòu)域。

該區(qū)氨基酸序列具有相似性或同源性；其二級(jí)結(jié)構(gòu)是反向平行的片層。

輕鏈：VL、CL；重鏈：VH、CH1、CH2、CH3或CH4。功能區(qū)的作用VH和VL：與Ag特異性結(jié)合的部位；CL和CH1：某些同種異型的遺傳標(biāo)記；IgG的CH2、IgM的CH3：

補(bǔ)體C1q結(jié)合點(diǎn)激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑；IgG的CH2可通過(guò)胎盤；IgG的CH3結(jié)合單核/巨噬細(xì)胞表面Fc

R

；IgE的CH2和CH3與肥大細(xì)胞及嗜堿性粒細(xì)胞的IgEFcR結(jié)合不同生物學(xué)效應(yīng)

水解片段1.木瓜蛋白酶（papain）

Ig→2個(gè)抗原結(jié)合片段（Fab）和1個(gè)可結(jié)晶片段（Fc）

?水解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵近N端處切斷

?Fab段：具有完整的VL和VH功能區(qū)，可與抗原特異結(jié)合。

?Fc段：無(wú)抗體活性，可活化補(bǔ)體、通過(guò)胎盤和結(jié)合細(xì)胞。2.胃蛋白酶（pepsin）

Ig→1個(gè)雙價(jià)活性F(ab’)2片段和若干個(gè)pFc’片段

?水解部位：在鏈間二硫鍵近C端處切斷

?F(ab’)2片段：功能同抗原結(jié)合片段（Fab）。

?pFc’片段：可繼續(xù)被水解為小分子多肽，不具有任何生物學(xué)活性。

其它成分

J鏈（joiningchain）：

是一條多肽的連接鏈，富含半胱氨酸，由漿細(xì)胞合成；可連接單體形成二聚體（如IgA）、五聚體（如IgM）或多聚體等。

分泌片（secretorypiece,sp）：

是sIgA分子上的輔助成分，由粘膜上皮細(xì)胞合成與分泌，以非共價(jià)形式結(jié)合致二聚體上，并一起被分泌到粘膜表面；可保護(hù)sIgA的鉸鏈區(qū)免受蛋白水解酶的降解，并介導(dǎo)其轉(zhuǎn)運(yùn)。三、免疫球蛋白的免疫原性Ig的類型類（class）：根據(jù)CH抗原特異性的不同分為五大類

γμαδεIgGIgMIgAIgDIgE

亞類：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2。型（type）：根據(jù)CL抗原性的不同分為兩個(gè)型：κ型和λ型亞型：λ型有亞型（λ1-4型）。

Ig的血清型

―其分子上有三種抗原決定基同種型（isotype）指同一種屬所有個(gè)體的同一類Ig分子共有的Ag特異性標(biāo)志，主要位于Ig的C區(qū)(Fc段)。包括Ig的類和亞類、型和亞型。同種異型（allotype）指同一種屬不同個(gè)體的同一類間Ig分子所具有的不同的Ag特異性標(biāo)志。主要分布在Ig的CL和CH上一個(gè)或數(shù)個(gè)氨基酸的差別。γ、α、ε類重鏈和κ型輕鏈均有。獨(dú)特型（idiotype,Id）

指同一個(gè)體內(nèi)，不同B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的特異性IgV區(qū)上的Ag特異性，尤其是HVR的氨基酸組成、排列和構(gòu)型決定了獨(dú)特型的Ag特異性。*Ig獨(dú)特型的決定簇又稱為獨(dú)特位(idiotope)，Ig獨(dú)特位作用于異種、同種異體和自體，可誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)抗獨(dú)特型Ab，在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。*

Id也存在于TCR和BCR上。四、免疫球蛋白的功能V區(qū)的功能主要功能為識(shí)別并特異性結(jié)合Ag，由V區(qū)、特別是HVR（CDR）的空間構(gòu)型所決定；

Ig單體可結(jié)合2個(gè)Ag表位，為雙價(jià)；Ab

Ag

發(fā)揮免疫效應(yīng)（清除病原微生物或?qū)е旅庖卟±頁(yè)p傷）；

B細(xì)胞膜表面的IgM和IgD是B細(xì)胞識(shí)別Ag的受體，能特異性識(shí)別并結(jié)合Ag分子，介導(dǎo)體液免疫應(yīng)答。C區(qū)的功能

激活補(bǔ)體

IgM、IgG1~3+Ag

激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑凝聚的IgA+Ag

激活補(bǔ)體旁路途徑

與細(xì)胞表面FcR結(jié)合

1）調(diào)理作用（opsonization)：指Ab、補(bǔ)體促進(jìn)吞噬

細(xì)胞吞噬細(xì)菌等顆粒性Ag的作用。即Ig抗體的Fc段

與吞噬細(xì)胞表面IgG的FcR結(jié)合促進(jìn)吞噬

2）抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（Ab-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)：指表達(dá)Fc受體的細(xì)胞通過(guò)識(shí)別Ab的Fc段直接殺傷被Ab包被的靶細(xì)胞。主要由NK細(xì)胞介導(dǎo)。3）介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)：IgE的Fc段與肥大細(xì)胞、嗜堿

性粒細(xì)胞表面IgE的Fc受體結(jié)合促使生物活性物質(zhì)釋放，發(fā)生I型超敏反應(yīng)。

穿過(guò)胎盤和粘膜

IgG是人類唯一能通過(guò)胎盤的Ig；

sIgA可穿過(guò)粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。

IgG類抗體與靶細(xì)胞表面抗原特異性結(jié)合，效應(yīng)細(xì)胞（NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞）借助所表達(dá)的IgGFcR與靶細(xì)胞表面IgG的Fc段結(jié)合，從而直接殺傷靶細(xì)。五、五類Ig的特性和功能IgG的特性和功能血清中含量最高（80%）；半壽期長(zhǎng)（20-23天）；出生后3個(gè)月開始合成，3-5歲接近成人水平；多為單體；是唯一能通過(guò)胎盤的Ig，發(fā)揮自然被動(dòng)免疫功能；具有活化補(bǔ)體經(jīng)典途徑的能力（IgG3>IgG1>IgG2）；通過(guò)Fc段與吞噬細(xì)胞表面FcR結(jié)合，發(fā)揮調(diào)理作用；與NK細(xì)胞結(jié)合，發(fā)揮ADCC作用；與SPA結(jié)合用于純化Ab等；是抗感染的主要Ab，能抗菌、抗病毒和抗毒素；參與Ⅱ型、Ⅲ型超敏反應(yīng)，某些自身免疫病的Ab也屬IgGIgM的特性和功能為五聚體，分子量最大，稱為巨球蛋白（macroglobulin）；個(gè)體發(fā)育中最先出現(xiàn)的Ig，胚胎晚期即能產(chǎn)生，新生兒臍帶血IgM增高提示胎內(nèi)感染（如風(fēng)疹病毒、巨細(xì)胞病毒等）；Ag初次刺激機(jī)體時(shí)，是體內(nèi)最先產(chǎn)生的Ig；檢測(cè)到血清IgM升高說(shuō)明有近期感染；有強(qiáng)大激活補(bǔ)體能力（比IgG強(qiáng)）和調(diào)理作用，在機(jī)體早期免疫防御中具有重要作用；天然ABO血型Ab是IgM；是B細(xì)胞Ag受體的主要成分；未成熟B細(xì)胞僅表達(dá)mIgM，記憶B細(xì)胞表面的mIgM逐漸消失；也可參與II、III型超敏反應(yīng)。IgA的特性和功能分為單體的血清型和二聚體的sIgA；sIgA主要由粘膜相關(guān)淋巴組織產(chǎn)生，存在于唾液、淚液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿生殖道的分泌液中和粘膜表面，主要作用部位在粘膜，是機(jī)體粘膜局部抗感染免疫的重要因素；初乳中的sIgA可對(duì)嬰幼兒發(fā)揮自然被動(dòng)免疫作用。IgD的特性和功能血清中含量低，其生物學(xué)作用尚不清楚；是B細(xì)胞的重要表面標(biāo)志；mIgD可作為B細(xì)胞分化成熟標(biāo)記，未成熟B細(xì)胞只表達(dá)mIgM，成熟B細(xì)胞同時(shí)表達(dá)mIgM和mIgD（即初始B細(xì)胞）。IgE的特性和功能是血清中含量最低的Ig；主要由呼吸道、胃腸道粘膜固有層的漿細(xì)胞產(chǎn)生；屬親細(xì)胞Ab，其CH2和CH3區(qū)可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞表面高親和力的FcεRI結(jié)合，介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)。六、人工制備抗體多克隆抗體單克隆抗體基因工程抗體多克隆抗體

（polyclonalantibody,pAb）

用含多種抗原決定簇的Ag物質(zhì)免疫動(dòng)物，刺激多個(gè)B細(xì)胞克隆所獲得的免疫血清（含多種Ab的混合物），此為pAb。

特點(diǎn)：來(lái)源