第四章 免疫球蛋白

1、第四章 免疫球蛋白本章教學大綱本章教學大綱 【目的要求】【目的要求】 1 1掌握掌握 抗體和免疫球蛋白的概念、結(jié)構、抗體和免疫球蛋白的概念、結(jié)構、類型和功能。各類免疫球蛋白的特性和功能。類型和功能。各類免疫球蛋白的特性和功能。 2 2熟悉熟悉 免疫球蛋白的類別轉(zhuǎn)換機制；單克免疫球蛋白的類別轉(zhuǎn)換機制；單克隆抗體的制備和應用。隆抗體的制備和應用。 3 3了解了解 免疫球蛋白的基因結(jié)構和基因重排；免疫球蛋白的基因結(jié)構和基因重排；基因工程抗體。基因工程抗體。 第一節(jié)第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構免疫球蛋白的結(jié)構 第二節(jié)第二節(jié) 抗體的類型和生物學活性抗體的類型和生物學活性 第三節(jié)第三節(jié) 各類免疫球蛋白的特性和

2、功能各類免疫球蛋白的特性和功能 第四節(jié)第四節(jié) 免疫球蛋白的基因結(jié)構及其表達免疫球蛋白的基因結(jié)構及其表達 第五節(jié)第五節(jié) 單克隆抗體和基因工程抗體單克隆抗體和基因工程抗體概念概念1. 抗體（抗體（antibody, Ab）功能性概念功能性概念 是介導體液免疫的重要效應分子，是是介導體液免疫的重要效應分子，是B細細胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)胞接受抗原刺激后增殖分化為漿細胞所產(chǎn)生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中，生的糖蛋白，主要存在于血清等體液中，通過與相應抗原特異性結(jié)合，發(fā)揮體液免通過與相應抗原特異性結(jié)合，發(fā)揮體液免疫功能。疫功能。2. 免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin

3、, Ig）結(jié)構性結(jié)構性概念概念 具有抗體活性或化學結(jié)構與抗體分具有抗體活性或化學結(jié)構與抗體分子相似子相似的的球球蛋白蛋白。(Ab, BCR,其他分子其他分子)存在形式存在形式 膜型膜型 (membrane immunoglobulin, mIg) B細胞膜上的抗原受體細胞膜上的抗原受體BCR； 分泌型分泌型 (secreted immunoglobulin, sIg) 分泌進入體液分泌進入體液, , 介導體液免疫應答。介導體液免疫應答。 V 區(qū)區(qū) 3個超變區(qū)（個超變區(qū)（HVR） 互補決定區(qū)（互補決定區(qū)（CDR1 CDR2 CDR3） 抗原結(jié)合部位（抗原結(jié)合部位（ABS） 輕鏈輕鏈:VL，CL

4、重鏈重鏈:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和和IgD)，CH4(IgM和和IgE)主要功能主要功能1. VL和和VH是抗原結(jié)合的部位（是抗原結(jié)合的部位（FV區(qū)）。區(qū)）。2. CL和和CH上具有同種異型的遺傳標記。上具有同種異型的遺傳標記。3. IgG的的CH2和和IgM的的CH3具有補體固有成分具有補體固有成分C1q的結(jié)合的結(jié)合點，參與激活補體系統(tǒng)。點，參與激活補體系統(tǒng)。4. CH3/CH4具有結(jié)合包括單核細胞、巨噬細胞、粒細胞、具有結(jié)合包括單核細胞、巨噬細胞、粒細胞、B細胞、細胞、NK細胞等細胞的細胞等細胞的Fc段受體的功能。段受體的功能。5. IgG的的CH2+CH3 具有介

5、導具有介導IgG通過胎盤的特性。通過胎盤的特性。免疫球蛋白的基本結(jié)構“Y”型，四肽鏈型，四肽鏈重鏈重鏈 （5種種: 、 、 、 、 ） 輕鏈輕鏈 （2種種: 、 ）可變區(qū)可變區(qū) （V區(qū)）區(qū)） 超變區(qū)超變區(qū)（HVR，3個，個， 又稱又稱CDR 互補決定互補決定區(qū)）區(qū)） 骨架區(qū)骨架區(qū): FR（4個）個）恒定區(qū)恒定區(qū) （C區(qū)）區(qū)）鉸鏈區(qū)鉸鏈區(qū) 四、其它成分四、其它成分 1. 連接鏈（連接鏈（joining chain，J鏈）：鏈）：IgM五聚體，五聚體，IgA雙聚體雙聚體 2. 分泌片（分泌片（secretory piece, SP）：SIgA 第二節(jié) 抗體的類型和生物學活性一、抗體的類型一、抗體的

6、類型（一）（一）同種型（同種型（isotype） 同一種屬每個個體都具有的免疫球蛋白同一種屬每個個體都具有的免疫球蛋白的抗原特異性，其抗原決定簇主要存在的抗原特異性，其抗原決定簇主要存在于于Ig的的C區(qū)。區(qū)。 1. 1.類和亞類類和亞類( (根據(jù)根據(jù)H H鏈的抗原性不同鏈的抗原性不同) ) IgG (gamma) IgA (alpha) IgM (mu) IgD (delta) IgE (epsilon) (1)(1)類類2.2.型和亞型型和亞型( (根據(jù)輕鏈根據(jù)輕鏈C區(qū)抗原特異性不同分型區(qū)抗原特異性不同分型) ) (1)(1)型型 (kappa) 型型 (lambda)型型(2)(2)亞型亞

7、型(鏈鏈) )： OZ(+ +) ( (或或1) 1) ：第：第190190位位( (亮氨酸亮氨酸) ) OZ(- -) ( (或或2) 2) ：第：第190190位位( (精氨酸精氨酸) ) Kern(+ +) ( (或或3) 3) ：第第154154位位( (甘氨酸甘氨酸) ) Kern(- -) ( (或或4) 4) ：第第154154位位( (絲氨酸絲氨酸) )（二二）同種異型（同種異型（allotype） 同一種屬不同個體之間免疫球蛋白也具有的差同一種屬不同個體之間免疫球蛋白也具有的差異性，主要反映在分子的異性，主要反映在分子的CH和和CL上的一個或數(shù)個上的一個或數(shù)個氨基酸的差異氨基

8、酸的差異 ( (genetic markers 遺傳標志遺傳標志) )。 Gm因子：因子：Gm130 Am因子：因子：A2m1，A2m2 Km因子：因子：Km1，Km2，Km3（三）獨特型（三）獨特型（idiotype） 在同一個體內(nèi)，不同在同一個體內(nèi)，不同B細胞克隆所產(chǎn)生的免疫球細胞克隆所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子蛋白分子V區(qū)以及區(qū)以及T、B細胞表面抗原受體細胞表面抗原受體V區(qū)所具有區(qū)所具有的抗原特異性不同。由免疫球蛋白的超變區(qū)特有的的抗原特異性不同。由免疫球蛋白的超變區(qū)特有的氨基酸序列和構型決定。氨基酸序列和構型決定。二、二、抗體的生物學活性抗體的生物學活性（一）一） 特異性結(jié)合抗原（特異性結(jié)合

9、抗原（V區(qū)功能）區(qū)功能） 超變區(qū)表位超變區(qū)表位 靜電力、氫鍵、范德華力靜電力、氫鍵、范德華力 可逆可逆 影響因素：影響因素：PHPH、溫度、電解質(zhì)、溫度、電解質(zhì) 中和效應中和效應 中和毒素和病毒中和毒素和病毒 與與Ag結(jié)合結(jié)合 促吞噬細胞吞噬促吞噬細胞吞噬（二）（二）激活補體系統(tǒng)激活補體系統(tǒng) Ab（IgM、IgG）+ Ag C1q 補體經(jīng)典途徑補體經(jīng)典途徑 IgG4、IgA和和 IgE的凝聚物的凝聚物 補體旁路途徑補體旁路途徑 （三）結(jié)合細胞（三）結(jié)合細胞（FcFc受體）受體） (1) (1)調(diào)理作用（調(diào)理作用（opsonization）：IgG + + 抗原抗原( (顆粒性顆粒性) ) Fc

10、R（單核、巨噬細胞及中性粒細胞）（單核、巨噬細胞及中性粒細胞） 促促 吞噬細胞吞噬細胞吞噬吞噬； (2) (2) ADCC：IgG + + 抗原抗原( (靶細胞靶細胞) ) Fc R（NK 細細胞）胞） 殺傷殺傷靶細胞。靶細胞。 (3) (3)介導超敏反應介導超敏反應：型型超敏反應；超敏反應；（四）通過胎盤和粘膜（四）通過胎盤和粘膜三、免疫球蛋白超家族三、免疫球蛋白超家族（一）概念（一）概念 許多細胞膜表面和機體的某些蛋白分子，其許多細胞膜表面和機體的某些蛋白分子，其多肽鏈折疊方式與多肽鏈折疊方式與Ig折疊相似，在折疊相似，在DNA水平上和水平上和氨基酸序列上與氨基酸序列上與IgV區(qū)或區(qū)或Ig

11、 C區(qū)有較高的同源性。區(qū)有較高的同源性。編碼這些多肽鏈的基因被稱為免疫球蛋白基因超編碼這些多肽鏈的基因被稱為免疫球蛋白基因超家族，基因表達產(chǎn)物稱為免疫球蛋白超家族家族，基因表達產(chǎn)物稱為免疫球蛋白超家族(Immunoglobulin superfamily, IGSF)。免疫免疫球蛋球蛋白超白超家族家族分子分子的結(jié)的結(jié)構示構示意圖意圖 第三節(jié)第三節(jié) 各類免疫球蛋白的特性和功能各類免疫球蛋白的特性和功能 一一、IgG 1. 1.一般特性一般特性 (1) (1)單體分子；單體分子； (2) (2)四個亞類；四個亞類； (3) (3)血清中含量最高血清中含量最高(75%(75%Ig) )； (4) (

12、4)半衰期最長半衰期最長(21(212323天天) )； (5)3 (5)35 5歲達成人水平歲達成人水平(8.0(8.01717mg/ml) )； (6) (6)可與可與SPA結(jié)合。結(jié)合。2.2.生物學活性生物學活性(1)(1)通過胎盤（新生兒抗感染）；通過胎盤（新生兒抗感染）；(2)(2)激活補體（裂解細胞）；激活補體（裂解細胞）；(3)(3)調(diào)理作用調(diào)理作用（促進吞噬促進吞噬）；）；(4)(4)介導介導ADCC（細胞毒作用）。（細胞毒作用）。3.3.實際意義實際意義(1)(1)抗感染；抗感染；(2)(2)自身抗體自身抗體 自身免疫病；自身免疫?。?3)(3)介導變態(tài)反應介導變態(tài)反應(、型

13、型) )；(4)(4)封閉抗體封閉抗體 腫瘤細胞逃逸；腫瘤細胞逃逸；(5)(5)親合層析法親合層析法 IgG純化；純化； (6)(6)免疫學檢測。免疫學檢測。 二二、IgM 1. 1.五聚體，分子量最大五聚體，分子量最大(900(900kd) )，又稱巨球蛋白；，又稱巨球蛋白； 2. 2.人類發(fā)育過程中最早合成的人類發(fā)育過程中最早合成的Ig； 3. 3.體液免疫應答最先產(chǎn)生的體液免疫應答最先產(chǎn)生的 Ig 感染早期免疫；感染早期免疫； 4. 4.占血清占血清Ig含量的含量的5 510%10%； 5. 5.半衰期半衰期5 5天天 血清中特異性血清中特異性IgM 水平增高提示水平增高提示 有近期感染

14、；有近期感染； 6. 6.激活補體；激活補體； 7. 7.IgM不能通過胎盤不能通過胎盤 臍帶血或新生兒血清中臍帶血或新生兒血清中IgM 水平升高表明胎兒有宮內(nèi)感染；水平升高表明胎兒有宮內(nèi)感染； 8. 8.B細胞膜細胞膜IgM（mIgM） 體液免疫應答；體液免疫應答； 9. 9.自身抗體自身抗體 自身免疫病。自身免疫病。 三、三、IgA 1.1.兩種類型兩種類型 2. 2.半衰期半衰期6 6天；天； 3. 3.占血清占血清Ig含量的含量的5 515%15%； 4. 4.粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附； 5. 5.聚合聚合IgA激活補體替代途徑。激

15、活補體替代途徑。 Origin of Secretory Component of sIgA 四、四、IgD 1. 1.單體分子單體分子 2. 2.存在形式：分泌性存在形式：分泌性 血清中，功能不清；血清中，功能不清； 膜結(jié)合性膜結(jié)合性 B細胞表面細胞表面, , 3. 3.意義意義 （1 1）是）是B細胞成熟的重要標志；細胞成熟的重要標志； （2 2）抗原受體，對）抗原受體，對B B細胞活化、增殖和分化起調(diào)節(jié)細胞活化、增殖和分化起調(diào)節(jié) 作用；作用； 4. 4.占血清占血清Ig含量的含量的1%1%； 5. 5.半衰期半衰期3 3天。天。 五五、IgE 1. 1.單體分子；單體分子； 2.2.血清

16、中含量最低血清中含量最低( (占占Ig的的0.002%)0.002%)； 3. 3.種系進化中出現(xiàn)最晚；種系進化中出現(xiàn)最晚； 4. 4.呼吸道和胃腸道漿細胞產(chǎn)生；呼吸道和胃腸道漿細胞產(chǎn)生； 5. 5.介導介導型超敏反應；型超敏反應； 6. 6.過敏性疾病和某些寄生蟲感染患者血清中特異過敏性疾病和某些寄生蟲感染患者血清中特異 性性IgE水平增高。水平增高。五大類免疫球蛋白特性比較（五大類免疫球蛋白特性比較（1）五大類免疫球蛋白特性比較（五大類免疫球蛋白特性比較（2 2）第四節(jié)第四節(jié) 免疫球蛋白的基因結(jié)構及其表達免疫球蛋白的基因結(jié)構及其表達一、免疫球蛋白的基因庫一、免疫球蛋白的基因庫二、免疫球蛋白

17、的基因結(jié)構及其重排和表達二、免疫球蛋白的基因結(jié)構及其重排和表達三、抗體多樣性的遺傳學基礎三、抗體多樣性的遺傳學基礎（1 1）胚系中眾多的）胚系中眾多的V V、D D、J J基因片段；基因片段；（2 2）V-D-JV-D-J和和V-JV-J重排時，基因片段進行隨機組合；重排時，基因片段進行隨機組合；（3 3）VDJVDJ連接過程中的核苷酸缺失和連接過程中的核苷酸缺失和N N區(qū)的核苷酸區(qū)的核苷酸插入；插入；（4 4）L L鏈鏈H H鏈之間隨機配對組合；鏈之間隨機配對組合；（5 5）體細胞突變。）體細胞突變。四、免疫球蛋白的類轉(zhuǎn)換（四、免疫球蛋白的類轉(zhuǎn)換（class switch） Ig類轉(zhuǎn)換，又稱

18、同種型轉(zhuǎn)換（類轉(zhuǎn)換，又稱同種型轉(zhuǎn)換（isotype switch）：）：是指是指B細胞在受抗原刺激后，首先合成細胞在受抗原刺激后，首先合成IgM, 然后轉(zhuǎn)然后轉(zhuǎn)為合成為合成IgG等其它類別。等其它類別。 機制：機制：B細胞細胞 活化活化 基因重排形成基因重排形成V-D-JC 合成合成IgM CD40/CD40L信號及細胞因子作用信號及細胞因子作用 C基因被替換基因被替換 合成具有相同抗原特異性的不同合成具有相同抗原特異性的不同的的Ig類和亞類。類和亞類。第五節(jié)第五節(jié) 單克隆抗體和基因工程抗體單克隆抗體和基因工程抗體一、多克隆抗體（一、多克隆抗體（polyclonal antibody） 1.

19、定義：抗原分子通常具有多個抗原決定簇，動物免定義：抗原分子通常具有多個抗原決定簇，動物免疫后可刺激多種具有相應抗原受體的疫后可刺激多種具有相應抗原受體的B細胞發(fā)生免疫細胞發(fā)生免疫應答，因而可產(chǎn)生多種針對不同抗原決定簇的抗體。應答，因而可產(chǎn)生多種針對不同抗原決定簇的抗體。這些由不同這些由不同B細胞克隆產(chǎn)生的抗體稱為多克隆抗體細胞克隆產(chǎn)生的抗體稱為多克隆抗體（polycolonal antibody, PcAb）。）。 2. 實際意義實際意義 （1）預防、治療感染性疾?。ㄌ禺愋圆?，可發(fā)生超）預防、治療感染性疾?。ㄌ禺愋圆睿砂l(fā)生超 敏反應）敏反應） （2）臨床診斷）臨床診斷二、單克隆抗體（二、單克

20、隆抗體（monoclonal antibody, McAb） 1. 定義：定義：由單一克隆由單一克隆B B細胞雜交瘤產(chǎn)生的、只識別細胞雜交瘤產(chǎn)生的、只識別 抗原分子某一特定抗原決定簇的、具有高度特異性的抗原分子某一特定抗原決定簇的、具有高度特異性的 抗體。每種單克隆抗體其類、亞類、型及親和力完全抗體。每種單克隆抗體其類、亞類、型及親和力完全 相同，具有高度均一性。相同，具有高度均一性。 2 2. 特點特點 具有高度均一性。具有高度均一性。 3 3. 雜交瘤細胞雜交瘤細胞 骨髓瘤細胞骨髓瘤細胞 無限增殖；無限增殖； 免疫免疫B B細胞細胞 合成、分泌特異性抗體。合成、分泌特異性抗體。 4 4. 雜交瘤技術雜交瘤技術 HAT培養(yǎng)基：次黃嘌培養(yǎng)基：次黃嘌( (H) )、氨基蝶呤、氨基蝶呤( (A) )和胸腺和胸腺 嘧啶核苷嘧啶核苷( (T) )。HAT培養(yǎng)基：培養(yǎng)基：次黃嘌次黃嘌( (H) )、氨基蝶呤、氨基蝶呤( (A) )和胸腺和胸腺 嘧啶核苷嘧啶核苷( (T) )培養(yǎng)基通過抑制瘤細胞的核苷酸合成抑制瘤細胞的核苷酸合成，達到去除未融合瘤細胞的目的。細胞有兩條基本途徑合成嘌呤核苷酸，(1)一條是從磷酸核糖、氨基酸、CO2和NH3等化合物開始，葉酸是重要的輔酶，而氨甲蝶呤是葉酸的拮抗劑，可阻斷瘤細胞通過這一途徑合成核苷酸。(2)另一條途徑是利用已存在