抗體結構與功能

1、抗體結構與功能第一頁，共55頁。1890年德國學者 Behuing 和日本學者北里用脫毒的白喉桿菌外毒素免疫動物，在動物的血清中產(chǎn)生一種能中和外毒素毒性的物質，稱為抗毒素，這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一例抗體。1938年，Tiselius和Kabat用電泳技術發(fā)現(xiàn)，血清中的抗體活性存在于 區(qū)，故抗體又稱 球蛋白或丙種球蛋白。因而曾稱其為丙種球蛋白?，F(xiàn)已證明抗體主要存在于 區(qū)，有的抗體延至甚至a區(qū)。位于 區(qū)的球蛋白也不一定都具有抗體活性?？贵w Antibody第二頁，共55頁。第三頁，共55頁。第四頁，共55頁?？贵w：機體在抗原物質刺激下，由B細胞分化成的漿細胞所產(chǎn)生的、可與相應抗原發(fā)生特異性結合反應的

2、免疫球蛋白。免疫球蛋白（immunoglobulin， Ig): 1964年世界衛(wèi)生組織：具有抗體活性或化學結構與抗體相似的球蛋白統(tǒng)一命名為免疫球蛋白。 第五頁，共55頁。Ab與Ig概念的異同:Ig是結構與化學的概念，包含的內(nèi)容更廣泛。Ab是生物學和功能的概念，是抗原的對立面。簡單的講，所有抗體都是免疫球蛋白，而免疫球蛋白并非都是抗體。IgAb第六頁，共55頁。Ig可分為兩種類型：分泌型Ig: 存在于血清、體液及分泌液中，具有抗體的各種 功能。膜型Ig：位于B淋巴細胞表面，即膜免疫球蛋白（mIg）， 是B淋巴細胞的抗原識別受體。第七頁，共55頁。mIgM第八頁，共55頁。第九頁，共55頁。一、

3、免疫球蛋白的基本結構 1963年，Porter對IgG的化學結構提出了一個模式圖，后證實各類免疫球蛋白均具有與IgG相似的基本結構。 免疫球蛋白的結構與功能區(qū)第十頁，共55頁。1.重鏈（heavy chain, H鏈） 含450550個氨基酸殘基，分子量約為55或75kD。根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為5類：鏈、鏈、鏈、鏈和 鏈，由它們組成的Ig分別稱為IgM、 IgG、 IgA、 IgD和IgE。 IgG有四個亞類IgG1 IgG4； IgA由兩個亞類IgA1 和IgA2；其他的未發(fā)現(xiàn)有亞類。2.輕鏈（light chain, L鏈） 輕鏈大約由214個氨基酸殘基組成，分子量約為24kD。L

4、鏈共有 兩型：kappa()與lambda ()，同一個天然Ig分子上L鏈的型總是相同的。（一）重鏈和輕鏈第十一頁，共55頁。第十二頁，共55頁。重鏈糖基鉸鏈區(qū)輕鏈第十三頁，共55頁。第十四頁，共55頁。 通過對Ig H鏈或L鏈的氨基酸序列比較分析，發(fā)現(xiàn)其氨基端（N-末端）氨基酸序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)，而羧基末端（C-末端）則相對穩(wěn)定，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)。1.可變區(qū)（variable region, V區(qū)） 位于L鏈靠近N端的1/2和H鏈靠近N端的1/4 或1/5 。H鏈和L鏈的可變區(qū)分別稱為VH和VL。高變區(qū)（hypervariable region, HVR) 骨架區(qū)（fram

5、ework region, FR)互補決定區(qū)(complementaritydetermining region, CDR) 2.恒定區(qū)（constant region, C區(qū)） 位于L鏈靠近C端的1/2和H鏈靠近C端的3/4區(qū)域或4/5區(qū)域 ， H鏈和L鏈的恒定區(qū)分別稱為CH和CL。 （二）可變區(qū)和恒定區(qū)第十五頁，共55頁。第十六頁，共55頁。第十七頁，共55頁。第十八頁，共55頁?？贵w的CDR直接接觸抗原表位（Epitope）第十九頁，共55頁。第二十頁，共55頁。第二十一頁，共55頁。 位于CH1和CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。該區(qū)連接

6、抗體的Fab段和Fc段，使兩個Fab段易于移動和彎曲，進而可與不同距離的抗原表位結合。IgE和IgM無鉸鏈區(qū)。（三）鉸鏈區(qū)（hinge region）第二十二頁，共55頁。第二十三頁，共55頁。二、免疫球蛋白的其它成分1連接鏈（joining chain，J鏈） 存在于二聚體分泌型IgA和五聚體IgM中。由于124個氨基酸組成的酸性糖蛋白，分子量約為15kD，由漿細胞合成。它將Ig單體連接成二聚體、五聚體或多聚體。第二十四頁，共55頁。第二十五頁，共55頁。2分泌成分（secretory component, SC） 又稱分泌片（secretory piece），是分泌型IgA（sIgA）上的

7、一個輔助成分，分子量約為75kD的糖蛋白，由上皮細胞合成，以非共價形式結合到Ig分子，并一起被分泌到黏膜表面。SC的存在對于sIgA抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解具有重要作用，并介導sIgA從黏膜下到黏膜表面的轉運。第二十六頁，共55頁。第二十七頁，共55頁。三、免疫球蛋白的功能區(qū) Ig分子的H鏈與L鏈可通過鏈內(nèi)二硫鍵折疊成若干球形結構，稱為功能區(qū)或結構域，每一功能區(qū)約由110個氨基酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度同源性。1.L鏈功能區(qū)分為L鏈可變區(qū)（VL）和L鏈恒定區(qū)（CL）兩功能區(qū)。2.H鏈功能區(qū)IgG、IgA和IgD的H鏈各有一個可變區(qū)（VH）和三個恒定區(qū)（CH1、CH2和CH3）共四

8、個功能區(qū)。IgM和IgE的H鏈各有一個可變區(qū)（VH）和四個恒定區(qū)（CH1、CH2、CH3和CH4）共五個功能區(qū)。第二十八頁，共55頁。四、免疫球蛋白的水解片段1.木瓜蛋白酶水解片段裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近N端。所得片段：兩個抗原結合片段(fragment antigen binding, Fab) 一個結晶片段（fragment crystallizable, Fc)2.胃蛋白酶水解片段裂解部位：鉸鏈區(qū)二硫鍵連接的兩條重鏈的近C端。所得片段： 一個F（ab)2 若干個小分子肽碎片，稱為pFc ，無任何生物 學活性。第二十九頁，共55頁。第三十頁，共55頁。第三十一頁，共55頁。

9、免疫球蛋白的功能 免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)的特點所決定的。一、V區(qū)的功能特異性結合抗原第三十二頁，共55頁。二、C區(qū)的功能1.激活補體2.結合細胞表面Fc受體，表現(xiàn)為：（1）調理作用 （opsonization） ：是指抗體、補體C3b、C4b等調理素(opsonin)促進吞噬細胞吞噬細菌等顆粒性抗原的作用。 第三十三頁，共55頁。（2）抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用（antibody dependent cell-mediated cytotoxicity, ADCC）：指表達Fc受體的細胞通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的靶細胞。 第三十四頁，共55頁。第三十五頁

10、，共55頁。(3)介導超敏反應的發(fā)生(4)穿過胎盤和黏膜 胎盤母體一側的滋養(yǎng)層細胞的吞飲泡內(nèi)只含有IgG的受體Fc(FcR)而無其他Ig的Fc受體。3.參與免疫調節(jié) 抗體對體液免疫有正負調節(jié)作用。第三十六頁，共55頁。第三十七頁，共55頁。第三十八頁，共55頁?？贵w產(chǎn)生的規(guī)律 抗體產(chǎn)生的規(guī)律有兩層含義，一是各類Ig 在種系進化和個體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序；二是初次免疫應答和再次免疫應答中抗體產(chǎn)生的規(guī)律。第三十九頁，共55頁。一、Ig在種系進化和個體發(fā)育中出現(xiàn)的先后順序 個體發(fā)育實質是種系進化簡單而迅速的重演，Ig的產(chǎn)生亦是如此，最先出現(xiàn)的是IgM，然后才是IgG、IgA等。第四十頁，共55頁。第

11、四十一頁，共55頁。二、初次免疫應答和再次免疫應答中抗體產(chǎn)生的規(guī)律 根據(jù)抗原是初次還是再次進入機體,抗體的產(chǎn)生也有一定的規(guī)律。初次應答：動物經(jīng)抗原第一次免疫后，經(jīng)過一定的潛伏期，血液中出現(xiàn)抗體。抗體效價低，維持時間短，很快下降，這種現(xiàn)象稱為初次免疫應答。再次應答：若在抗體效價下降期甚至消失期，再次以同種抗原免疫動物，抗體效價會大幅度上升，而且維持時間長，這種現(xiàn)象稱為再次免疫。第四十二頁，共55頁。再次應答與初次應答的不同： （1） 潛伏期縮短，應答反應的速度快； （2）抗體以IgG為主； （3）抗體的高峰濃度高且維持時間長； （4）抗體親和力提高。第四十三頁，共55頁。第四十四頁，共55頁。第四十五頁，共55頁?？乖?抗體結合的親和力第四十六頁，共55頁?？乖?抗體的親和力 Ab1 Ag1 Ab1 Ag21、 構象互補2 、吸引力大于排斥力第四十七頁，共55頁。 Ag1 Ag1Ab1 Ag2 Ag2Ab1親和力與親合力Affinity and avidity第四十八頁，共55頁。Ag單克隆抗體 大多數(shù)抗原分子具有多個抗原決定簇，刺激機體產(chǎn)生針對多種表位的不同抗體多克隆抗體（polyclonal antibody, pAb)。第四十九頁，共55頁。第五十頁，共55頁。單克隆抗體技術的基本原理和第五十一頁