動(dòng)物免疫學(xué) 抗體

1、73 Antibody and Immunoglobulin 掌握抗體和免疫球蛋白的概念，免疫球蛋白的結(jié)構(gòu) （基本結(jié)構(gòu)、恒定性、可變區(qū)、功能區(qū)、酶解片段） 及其與功能的關(guān)系。 掌握五類免疫球蛋白的特性和功能特點(diǎn)，熟悉免疫 球蛋白的生物學(xué)活性。 了解免疫球蛋白分子的血清型（Ig的同種型、同種 異型及獨(dú)特型）。 了解單克隆抗體（概念、特點(diǎn)、制備及意義）。 了解B細(xì)胞的發(fā)育過程本章要求： 無限的多樣性（diversity) 功能與結(jié)構(gòu)的雙重性 可變區(qū)抗原結(jié)合 ( 特異性specificity ) 恒定區(qū)生物學(xué)效應(yīng)功能 分泌型和膜型表達(dá)抗體生物體最奇妙的分子Ig基因結(jié)構(gòu)Tonegawa1987單克隆抗

2、體制備技術(shù)Koler,Milstein & Jerne1984放射免疫測(cè)定技術(shù)Yalow1977抗體分子結(jié)構(gòu)模型Edelman & Porter1972抗體生成、吞噬Ehrlich & Metchnikoff1908免疫血清療法von Bering1901與抗體有關(guān)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者31 抗體的概念 概念（Fig） Ab 與 Ig 、 rG 在概念上的區(qū)別（Fig） Ab 的一般特性（insert） Ab 的產(chǎn)生（Fig） 抗體分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者（Fig）32 抗體分子的基本結(jié)構(gòu) Basic Structure of Ab Molecules抗體分子的基本結(jié)構(gòu)（Fig）（Mov.） 4條肽鏈 2條

3、重鏈，2條輕鏈； 420446 a.a，N端 C端順序排列 H鏈 最初約110 a.a 排序V 區(qū)；其余a.a排序C區(qū)。 形成4個(gè)功能區(qū)（封閉環(huán)）VH , CH1 , CH2 , CH3 。 210230 a.a，N端 C端順序排列 L鏈 最初約109 a.a 排序 V 區(qū)；其余a.a排序C區(qū)。 形成2個(gè)功能區(qū)（封閉環(huán)）VL , CL 。 鉸鏈區(qū)： CH1和CH2之間，Ag和Ab結(jié)合時(shí)旋轉(zhuǎn)、變構(gòu)。 對(duì)稱結(jié)構(gòu)：（H2L2）n 重鏈（Heavy chain：H chain） 大約420446 a.a，糖基(+) 類別（Class ）： H chain ： , , , , . （Ig ）： IgG,

4、 IgM , IgA, IgE, IgD, 輕鏈（light chain：L chain） 大約210230 a.a，糖基 (-) 型別（ type）： ,1. 重鏈和輕鏈（Heavy & light chains）2.可變區(qū)與恒定區(qū)（Varible Constant regions） V 區(qū) N-末端 1/2L+1/4(1/5)H 高變區(qū)（hypervarible region， HVR)： 形成Ag結(jié)合位點(diǎn)（Fig） 骨架區(qū)（Framework region，F(xiàn)R):維持高變區(qū)的空間構(gòu)型。 C 區(qū)（Fig）3.鉸鏈區(qū)（Hinge region）（Fig）FabVHCH1CH2CH3VLCL

5、Hinge regionFcCOONH3+特點(diǎn)：1) 極富彈性2) 富含脯氨酸功能:1) 有利于 Ab 與Ag的結(jié)合2) 有利于 Ab 與補(bǔ)體的結(jié)合VH+VL 一個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)CH1+CL同種異型的遺傳標(biāo)記(IgG)CH2C1q的結(jié)合位點(diǎn)(IgG)CH3結(jié)合FcR (MC,M,B,NK)(IgM)CH3C1q的結(jié)合位點(diǎn)(IgE)CH2+CH3結(jié)合FcR (肥大細(xì)胞，嗜堿性粒細(xì)胞)4. 抗體分子的功能區(qū)（Fig）胃蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab)2Fab 木瓜蛋白酶：作用于IgG分子重鏈間二硫鍵的N端側(cè)，將其裂解為Fab段和Fc段。胃蛋白酶：則切在該二硫鍵之C端側(cè)，產(chǎn)生F(ab)2和pFc段

6、。 抗體分子的酶切片段（Fig）Fab（fragment antigen binding）Fc（ fragment crystallization ）J CHAIN IgA dimer存在：IgM（五聚體）, sIgA（二聚體）.IgM連接鏈（joining chain，J 鏈）化學(xué)本質(zhì)：漿細(xì)胞分泌的多肽鏈SecretorypieceJoining chain6.連接鏈和分泌片 JSCIgA dimer化學(xué)本質(zhì): 多肽鏈(70kD)來源：上皮細(xì)胞作用： a.幫助IgA穿越黏膜 b.保護(hù)sIgA抵抗蛋白酶的水解作用 （Fig）chain （2）分泌片 （Secretory component，S

7、C)VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOONH3+ C 區(qū)：1.固定補(bǔ)體2.結(jié)合組織細(xì)胞 調(diào)理作用 介導(dǎo)ADCC 介導(dǎo)I型超敏反應(yīng)3.穿越胎盤和黏膜 V 區(qū)：特異性結(jié)合抗原(Mov.) 中和作用（病毒、毒素） 凝集細(xì)菌 阻止黏附33 抗體分子的生物學(xué)活性Fab 和 Fca.中和作用b.調(diào)理作用123456調(diào)理作用 FcR （antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity）抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用Target cellAbEffector cellTarget cell表達(dá)Fc受體的組織細(xì)胞(NK、M、中性粒細(xì)胞）通過識(shí)別抗體的Fc

8、段直接殺傷被抗體包被的的靶細(xì)胞。ADCCADCC（Mov.）NK靶細(xì)胞介導(dǎo) ADCC經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體C1qr2s2調(diào)理吞噬作用抗 體 的 抗 病 毒 效 應(yīng)34 五類抗體的特點(diǎn)和功能 Ig G Ig M Ig A Ig E Ig D一、IgG 分子 IgG 結(jié)構(gòu)（insert） IgG 特性（insert） IgG 功能（insert） IgG 分子（insert） IgM 結(jié)構(gòu)（insert） IgM 特性（insert） IgM 功能（insert）二、IgM 分子 J 鏈分泌鏈IgA dimer分泌型IgA（sIgA）是黏膜分泌液中的主要免疫球蛋白，參與黏膜免疫的主要Ig。 三、IgA

9、分子 IgA 結(jié)構(gòu)（insert） IgA 特性（insert） IgA 功能（insert） IgE 分 子 的 結(jié) 構(gòu) 與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞 的 IgE受體結(jié)合，參與過敏反應(yīng)。 參與抗寄生蟲免疫反應(yīng)IgE四、IgE 分子 IgE 結(jié)構(gòu)（insert） IgE 特性（insert） IgE 作用（insert） IgD 分 子 的 結(jié) 構(gòu) 在膜表面的表達(dá)是B 細(xì)胞成熟的主要標(biāo)志； 膜型IgD 作為BCR的組成部分，發(fā)揮信號(hào)傳導(dǎo)作用。五、IgD 分 子 IgD 結(jié)構(gòu)（insert） IgD 特性（insert）35 單克隆抗體 （Monoclonal antibody，McAb） 1. 概

10、念（Mov.） 克?。╟lone）：由單個(gè)細(xì)胞經(jīng)無性繁殖形成具有相同 基因型的細(xì)胞群。 McAb：是將產(chǎn)生特定抗體的B細(xì)胞與能無限制生長(zhǎng)的 骨髓瘤細(xì)胞融合，形成B細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞。由克隆化的 B細(xì)胞所產(chǎn)生的抗體，稱為單克隆抗體。 McAb的制備過程（Mov.） McAb的應(yīng)用（Mov.） 用于傳染病的診斷與防治； 利用免疫毒素（生物導(dǎo)彈）治療腫瘤，是未來治療腫瘤 的特效藥物； 用于各種超微量物質(zhì)的檢測(cè)（ng1091012pg），比化 學(xué)法提高1000倍100萬倍； 生物物種的鑒定（抗原同源性）。本章結(jié)束！謝謝！Ag 1Ab 1Ag 1-Ab 1Ag 2Ab 2Ag 2-Ab 2 抗體（antib

11、ody，Ab）是指在抗原刺激下產(chǎn)生，并能與 之特異性結(jié)合的免疫球蛋白?？贵w的本質(zhì)是免疫球蛋白。 抗體主要存在于血清中。含抗體的血清常稱為免疫血清 或抗血清?？贵w的概念抗體的概念（續(xù)） 分布：主要存在于動(dòng)物血液（血清）中， 其次是淋巴液、 組織液、及其它外分泌液中。 分泌性抗體（ secreted Ig ，sIg ）存在于體液中的抗體。 親細(xì)胞性抗體：是指能與細(xì)胞結(jié)合的抗體。IgG 與 NK細(xì)胞、Mon.、M、 PMN細(xì)胞結(jié)合 ADCC； IgE 與嗜堿性粒細(xì)胞、 肥大細(xì)胞結(jié)合 過敏反應(yīng)。（Back）3-1Immune seraNormal sera抗體與免疫球蛋白的發(fā)現(xiàn) 將具有抗體活性或化學(xué)結(jié)

12、構(gòu)與抗體相似的球蛋白統(tǒng)稱為 免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）。 分泌型免疫球蛋白和膜型免疫球蛋白（SmIg，B細(xì)胞） The relationship between Ab & Ig and rG: AbIg，IgAb，rGor Ab。免疫球蛋白的概念（Mov.）(Back） Ab 的一般特性 特異性： Ab只能與相應(yīng)Ag發(fā)生特異性結(jié)合，而不能與其他無 關(guān)Ag結(jié)合。 不均一性： 不是單純一種Ig，而是一組不同種類Ig 分子的集合體； 其結(jié)構(gòu)既相似又有差別，Ag性不同，包括IgG、IgM、 IgA、IgE、IgD。 雙重性： 注入異體內(nèi) 具有抗體活性和抗原性(Back）SmIgP

13、lasma cellsIgIgOn binding their cognate antigens, surface Ig can initiate a cascade of molecular signaling events that may culminate in B-cell activation, clonal proliferation, and the generation of plasma cells. The immunoglobulins that are secreted function as ANTIBODY and bind to the specific ant

14、igens.抗體的產(chǎn)生memory cells(Back）抗體的產(chǎn)生Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929 -Nobel Prize in 1972抗體分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者免疫球蛋白的水解片斷PorterEdelman（Back）Figure 2 The basic structure of immunoglobulins（Back)VHCH1CL1.二硫鍵連接的四肽鏈。2.Y形對(duì)稱結(jié)構(gòu)，二對(duì)鏈（重鏈，輕鏈）3.二端，NH2末端, -COOH末端4.可變區(qū)、恒定區(qū)5.環(huán)肽：功能區(qū)CH2CH3VLFabHinge r

15、egionFcCOONH3+Variabl region（V region）Constant region（C region）Variabl Constant regions(Back） 抗體 抗原表位AbAg抗體分子的抗原結(jié)合部位A. Lock and Key Concept - Thus, our concept of Ag-Ab reactions is one of a key (i.e. the Ag) which fits into a lock (i.e. the Ab).B. Non-covalent Bonds - These include hydrogen bonds,

16、electrostatic bonds, Van der Waals forces and hydrophobic bonds. C. Reversible - Since Ag-Ab reactions occur via non-covalent bonds, they are by their nature reversible.AbAgNATURE OF ANTIGEN-ANTIBODY REACTIONS(Back）Fab段Fc段C1q 結(jié)合位點(diǎn)被屏障結(jié)合抗原之前： 呈“Y”形 CH1 CH2結(jié)合抗原之后： 呈“T”形暴露的C1q結(jié)合位點(diǎn)IgM CH3區(qū)，IgG CH2區(qū)IgG分子結(jié)

17、合抗原前后的構(gòu)象變化（Back）抗體分子的功能區(qū)（Back）抗體分子的酶切片斷Allotypic marker抗體分子的酶切片斷(Back）Plasma cellsIgA dimerpIgRSCEpithelial CellSecretory IgA（sIgA）（Back）IgG結(jié)構(gòu)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(zhǎng)，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(xué)特性亦不相同。IgG 分 子 的 四 種 亞 型 IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量(

18、占IgG的百分比） 70 20 6 4 血清半衰期（d） 23 23 7 23通過胎盤 + + + +固定補(bǔ)體 + + + 結(jié)合Fc受體 + + +IgG四個(gè)亞類的特點(diǎn)（Back）IgG的特性單體結(jié)構(gòu)：分子量150180KD血清含量：最多，約占血清總Ig的7080%半衰期：最長(zhǎng)(t =23天)產(chǎn)生比較晚，是再次應(yīng)答的主要抗體分布最廣，血管外的主要抗體唯一能通過胎盤的Ig（人、猴類、家兔、豬部分通過）激活補(bǔ)體 IgG13（經(jīng)典），IgG4（替代）結(jié)合細(xì)胞 巨噬細(xì)胞，單核細(xì)胞調(diào)理作用 NK細(xì)胞，M，PMN介導(dǎo)ADCC 結(jié)合SPA協(xié)同凝集實(shí)驗(yàn)（Back）IgG 抗感染的主要抗體 介導(dǎo) II,III型

19、超敏反應(yīng) 介導(dǎo)自身免疫 調(diào)理 介導(dǎo) ADCC 固定補(bǔ)體中和病毒和毒素 抗菌 抗病毒抗外毒素IgG的功能：（Back） 血液中含量最高，半衰期長(zhǎng)， 通過胎盤 抗感染免疫 多種生物學(xué)活性 （中和，調(diào)理， 活化補(bǔ)體）介導(dǎo) ADCC調(diào)理吞噬作用NK靶細(xì)胞IgG 分 子（Back）Structure of IgM moleculesIgM J chainSerum IgMmIgM Iga Igb Iga IgbMembrane-bound IgMStructure of IgM moleculeMembrane-bound IgMBcR（Back） 五聚體結(jié)構(gòu)，分子量最大900KD 血清中含量第三：9

20、半衰期：5.1d 出現(xiàn)最早的Ig 分布局限，主要在血管內(nèi) 通過經(jīng)典途徑激活補(bǔ)體 凝集細(xì)菌 結(jié)合細(xì)胞 M，PMN,單核細(xì)胞-調(diào)理 NK細(xì)胞,巨噬細(xì)胞-介導(dǎo)ADCC IgM J 鏈 IgM 特性（Back）IgM 抗感染的先鋒抗體 介導(dǎo) II,III型超敏反應(yīng) 介導(dǎo)自身免疫病 天然血型抗體 調(diào)理作用 (最強(qiáng)) 激活補(bǔ)體中和病毒和外毒素 凝集微生物 介導(dǎo) ADCC 抗菌作用最強(qiáng) (5001000IgG) 抗病毒 抗外毒素IgM功能：（Back）IgA 結(jié)構(gòu)Origin of sIgAPlasma cellsIgA dimerOrigin of sIgA（Back）IgA 血清型：?jiǎn)误w，170kd；分泌型：二聚體，420kd 血清含量：第二，1015；85是血清型 (血清型 IgA，serum IgA) 半衰期：6d 主要以分泌型存在( 外分泌液中） (secreto