抗體分子課件

1、抗體分子抗體生物體最奇妙的分子無限的多樣性（diversity)功能與結(jié)構(gòu)的雙重性 可變區(qū)抗原結(jié)合 恒定區(qū)生物學(xué)效應(yīng)功能分泌型和膜型表達(dá)與抗體有關(guān)的諾貝爾獎獲得者1901von Bering血清治療1908Ehrlich & Metchnikoff抗體生成、吞噬1972Edelman & Poter抗體分子結(jié)構(gòu)1977Yalow放射免疫測定1984Koler,Milstein & Jerne單克隆抗體1987TonegawaIg基因結(jié)構(gòu) 抗體球蛋白(丙種球蛋白） 免疫球蛋白 免疫球蛋白的分子結(jié)構(gòu)及分類免疫球蛋白的功能免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)及多樣性產(chǎn)生的機制免疫球蛋白的來源抗體分子的應(yīng)用一、免疫球蛋

2、白的基本結(jié)構(gòu)CLCLCH1CH1VLVLVHVHCH2CH2CH3CH3C端N端恒定區(qū)可變區(qū)FC 段Fab段鉸鏈區(qū)1、重鏈和輕鏈 重鏈可分為、鏈；輕鏈可分為、型。2、可變區(qū) （1）重鏈和輕鏈N端約110個氨基酸為可變區(qū)（variable region,V區(qū))，V區(qū)存在3個高變區(qū)（hypervariable region,HVR13)及4個骨架區(qū)（framework region, FR14).三個高變區(qū)共同組成Ig 的抗原識別部位，形成與抗原決定基互補的表位。高變區(qū)也稱互補決定區(qū)（complementarity-determining region, CD13)。 3、恒定區(qū) 重鏈和輕鏈C端為

3、恒定區(qū)，不同Ig重鏈其不同長度，有的只有CH13,有的則由CH14，CH2（IgG)或CH3（IgM)有補體結(jié)合位點。相同種屬、同一類別的Ig 氨基酸序列基本恒定。4、鉸鏈區(qū) 鉸鏈區(qū)位于CH1和CH2之間，含有豐富的脯氨酸。 IgG1,IgG2,IgG4和IgA的鉸鏈區(qū)較短，而IgG3和IgD的 鉸鏈區(qū)較長；IgM和IgE無鉸鏈區(qū)。 有木瓜蛋白酶和胃蛋白酶的酶切位點。木瓜蛋白酶胃蛋白酶FabFabFcF(ab)pFc木瓜蛋白酶胃蛋白酶二、免疫球蛋白水解片段三、J鏈和分泌片1、J鏈（joining chain)是一條多肽鏈，由漿細(xì)胞分泌，富含半胱氨酸?？蛇B接Ig單體形成二聚體、五聚體等。IgG

4、、IgD、IgE及血清型IgA為單體，故無J鏈。分泌型IgA為二聚體；IgM為五聚體，各單體間由二硫鍵相連，并通過二硫鍵與J鏈相連。2、分泌片（secretory piece,SC) 是分泌型IgA分子上一個輔助分子，由黏膜上皮細(xì)胞合成和分泌，結(jié)合于二聚體后，被分泌到黏膜表面。作用：保護鉸鏈區(qū)免受酶解；介導(dǎo)分泌型IgA轉(zhuǎn)運到黏膜表面。一、V區(qū)功能 識別并特異性結(jié)合抗原，這種特異性是由IgV區(qū)，特別是HVR（ CDR3）的空間構(gòu)象決定的。 抗原結(jié)合價：單體為兩價；雙體為四價；五聚體理論上為十價，但實際為五價。免疫效應(yīng)（1）可溶性Ig可通過V區(qū)與抗原性物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合，發(fā)揮中和或催化作用。（2）

5、做為信號抗體。二、C區(qū)功能1、激活補體 主要是IgM、IgG13與抗原結(jié)合后通過經(jīng)典途 徑激活補體活化。 聚合的IgA可通過旁路途徑激活補體。 IgD 、IgE及IgG4不能激活補體3、通過胎盤 IgG是唯一通過胎盤的抗體，是一種重要的自然被動免疫機制。三、膜型Ig為B細(xì)胞抗原識別受體維持B細(xì)胞的生存與增殖維持B細(xì)胞的記憶免疫球蛋白基因結(jié)構(gòu)及多樣性產(chǎn)生的機制 編碼Ig的基因分別位于不同的染色體，在人類重鏈（Heavy chain)基因位于14號染色體；鏈基因位于2號染色體；鏈基因位于22號染色體。每條肽鏈的編碼基因可分為V區(qū)和C區(qū)兩大部分。其中V區(qū)的基因是由不同的基因片段拼接而成的。重鏈V區(qū)由

6、V、D、J片段拼接；輕鏈由V、J拼接。胚系重鏈的基因結(jié)構(gòu)：(a) 鼠 (b) 人重鏈可變區(qū)的VDJ重組輕鏈基因胚系及重排后結(jié)構(gòu)重組信號序列(recombination signal sequences, RSS)V regionJ region通過RSS形成莖襻狀結(jié)構(gòu)四、多樣性發(fā)生的機制重排造成的多樣性1、組合造成的多樣性胚系基因所攜帶的信息 VH D JH VK JK502564051.5106V(D)J重組時接頭處的變化：P核苷酸和N區(qū)的形成2、連接造成的多樣性，個別鹼基的缺失或加入， 包括N區(qū)的插入。3. D基因形成的多樣性D-D融合 10%, D反向連接 7%, 估算: 1014 體細(xì)

7、胞突變: 成熟B細(xì)胞經(jīng)抗原刺激后產(chǎn)生的， 即局限于V區(qū)的高頻率隨機突變親和力成熟。體細(xì)胞突變(somatic hypermutation)造成的多樣性 受體編輯(receptor editing)造成的多樣性 Ig可變區(qū)的再次重組。 基因轉(zhuǎn)換 (gene conversion)造成的多樣性 主要是Ig V區(qū)5端的假基因V 或VD取代結(jié)構(gòu)相似的重排后的V 或VD.Reuben S等人用DT40細(xì)胞系（由雞的B淋巴細(xì)胞瘤中獲?。┭芯?，結(jié)果表明DT40細(xì)胞中AID的缺陷將導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)換的缺陷，檢測V重排后的基因序列未發(fā)現(xiàn)任何一個單一的基因轉(zhuǎn)換，而出現(xiàn)的僅有的三個單核苷酸的置換（頻率為105）可能為PC

8、R錯配所致。而其中機制可能是因為對DNA的損害，造成DNA雙鏈的斷裂所致7。在上面提到的AID-BER途徑中，當(dāng)AP核酸內(nèi)切酶切開磷酸二酯鍵，而這個切口未被BER及時修復(fù)，將在重排后的V區(qū)發(fā)生核苷酸置換即將假基因置換進入，有時是插入或刪除某些核苷酸，則將導(dǎo)致基因轉(zhuǎn)換。（圖1）此種基因轉(zhuǎn)換機制在雞和兔是B細(xì)胞中Ig多樣性產(chǎn)生的主要機制，但在人和小鼠中還未得到論證4。而關(guān)于基因轉(zhuǎn)換的具體機制也還未清楚闡明。再次重組類別轉(zhuǎn)換(class switching)S-S 重 組重鏈恒定區(qū)的結(jié)構(gòu)和重組膜表達(dá)和可溶性表達(dá)抗體分子的應(yīng)用應(yīng)用范圍：基礎(chǔ)研究的應(yīng)用診斷試劑臨床疾病的治療抗體技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段第

9、一代：多克隆抗血清第二代：細(xì)胞工程抗體第三代：基因工程抗體細(xì)胞工程抗體雜交瘤-單克隆抗體基因工程抗體 通過基因重組改良抗體性能通過噬菌體抗體庫技術(shù)研制新的抗體通過基因重組改良抗體性能小分子抗體（穿透力強） 人源化抗體（降低抗原性） 雙價或雙特異性抗體（增強抗體的親和力及效靶細(xì)胞的相互作用）。 抗體融合蛋白（增加蛋白的半衰期；與藥物，毒性分子或酶基因融和表達(dá)，可用于腫瘤等疾病的治療）。 細(xì)胞內(nèi)抗體（用于胞內(nèi)治療或信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究）。小分子抗體小分子抗體鼠單抗人源化基因工程改造的抗體鼠單抗人源化恒定區(qū)人源化人-鼠嵌合抗體可變區(qū)人源化人改型抗體用抗體庫技術(shù)進行人源化鼠單抗人源化抗原表位導(dǎo)向選擇抗體庫技術(shù)

10、 抗體庫在原核系統(tǒng)功能性表達(dá)多樣性抗體基因(repertoire) 通過多種選擇手段篩選出特定性能的抗體基因基因工程方法研制新的單抗抗體庫的構(gòu)建抗體庫的富集篩選抗體庫技術(shù)產(chǎn)生的三項技術(shù)基礎(chǔ) RT-PCR：能夠克隆全套抗體可變區(qū)基因 抗體基因片段在大腸桿菌的功能性表達(dá) 噬菌體展示技術(shù)（phage display)治療性抗體的應(yīng)用1. 雜交瘤-單克隆抗體技術(shù)誕生2. 抗獨特型治療淋巴瘤成功3. OKT3被批準(zhǔn)上市4. 單抗用于腫瘤治療效果不佳5. 抗內(nèi)毒素單抗試用于敗血性休克失敗6. 抗17-1A和ReoPro上市7. FDA批準(zhǔn)6個單抗上市治療性抗體發(fā)展歷程和事件抗體名稱 抗體種類 靶向抗原 適

11、應(yīng)癥 批準(zhǔn)日期OKT3 鼠單抗 CD3 移植排斥 1986Panorex 鼠單抗 17-1A 大腸癌 1995（德國）ReoPro 人-鼠嵌合Fab 血小板受體 冠心病 1994 ba Rituxan 人-鼠嵌合抗體 CD20 淋巴瘤 1997Simulect 人-鼠嵌合抗體 CD25 移植排斥 1998Remicade 人-鼠嵌合抗體 TNF- 炎癥性腸病、 1998、 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎 1999Zanapax 人源化抗體 CD25 移植排斥 1997Herceptin 人源化抗體 HER-2 乳腺癌 1998Synagis 人源化抗體 RSV F蛋白 RSV感染 1998Mylotarg 人源化抗體 - CD33 淋巴瘤 2000