免疫2015抗體課件

免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)

1890年，Behring和北里在德國Koch實驗室從豚鼠體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了第一種抗體：白喉抗毒素，從而挽救了成千上萬的白喉患兒，死亡率從60%降到26%。獲1901年的第一屆諾貝爾獎?？贵w的發(fā)現(xiàn)

一、概述:Ig分子是機體中最神奇的、在結(jié)構(gòu)上變換無窮的一類分子。它只由3個基因編碼，但卻產(chǎn)生100億以上不同序列的蛋白質(zhì)分子，應(yīng)對數(shù)以億計的病原微生物和異己分子。

概念

概念

◆Ig基因重排發(fā)生在B細(xì)胞

Ig來源于B細(xì)胞◆Ig具有基本的4肽鏈結(jié)構(gòu)

由重鏈及輕鏈組成異源二聚體◆

Ig基因重排是Ig表達的前提

可變區(qū)具有無限的多樣性◆Ig是重要的免疫分子

作為BCR識別抗原與發(fā)揮抗體活性經(jīng)典Ig的概念

免疫球蛋白：具有抗體活性或結(jié)構(gòu)的球蛋白。

抗體是免疫球蛋白，但免疫球蛋白不一定都有抗體活性?？贵w:主要是B細(xì)胞在抗原刺激后，增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的能與相應(yīng)抗原特異結(jié)合的糖蛋白，是體液免疫的效應(yīng)分子。根據(jù)亞細(xì)胞定位Ig分為膜型及分泌型，膜型的稱之為B細(xì)胞抗原識別受體（Bcellreceiptor,BCR);分泌型稱之為抗體（antibody)B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，產(chǎn)生抗體抗體的理化性質(zhì)單體Ig的分子量為150kDa-170kDa；糖基化修飾（糖蛋白）；電泳泳動位置主要為球蛋白；對熱相對穩(wěn)定，（IgE除外）；具有高度不均一性。二、免疫球蛋白的基本結(jié)構(gòu)抗體的結(jié)構(gòu)還原劑分子篩還原劑2、重鏈（heavychain,H）

輕鏈（lightchain,L）重鏈：450－550aa,50－75kDa；（Heavychain）：分為5類

（gamma）

—IgG（mu

）

—IgM（alpha）—IgA（epsilon

）—IgEδ（delta）

—IgD亞類：IgG1-4、IgA1-2

輕鏈：214aa,25kDa；

根據(jù)其恒定區(qū)aa組成和排列順序（抗原性）不同，分為2型（type）：，；亞型：：1－4。一個天然Ig上的兩條輕鏈的型別是相同的；每個Ig只選用1個型別的輕鏈（或)，二者功能相同。人：：為2：1；小鼠：：為20：1。3、蛋白酶水解片段-S-S-S-SS-SNNCLHVLCLVHCH1CH2CH3木瓜蛋白酶（papain）2Fab，1Fc胃蛋白酶（pepsin）F(ab’)2,pFcPorter發(fā)現(xiàn)Ig的Fab和Fc段

可變區(qū)（Variableregion）

VL(N-L1/2);VH(N-C1/4)

恒定區(qū)（constantregion)CL(C-L1/2);CH,(C-C3/4)

4、功能區(qū)和結(jié)構(gòu)域：兩條重鏈和兩條輕鏈都可折疊為數(shù)個球形結(jié)構(gòu)域或功能區(qū)，每個結(jié)構(gòu)域一般具有相應(yīng)的功能。1)可變區(qū)（variablregion,VH，VL）高變區(qū)（hypervariable

region,HVR）或互補決定區(qū)(complementarydeterminingregion,CDR)：

VH和VL中直接與抗原接觸結(jié)合、氨基酸組成和序列高度可變的區(qū)域；骨架區(qū)（frameworkregion；FR）：其余區(qū)域為骨架區(qū)

FR1CDR1FR2CDR2FR3CDR3FR4V區(qū)2）恒定區(qū)（constantregion,CH，CL區(qū)）（1）CH，CL;（2）和的C區(qū)長度基本一致；（3）、

、

的C區(qū)包括CH1，2，3；而，則含有CH1，2，3，4。（4）針對不同抗原的同一類Ig，其V區(qū)不同，但C區(qū)相同；而針對同一抗原表位的不同類Ig，其V區(qū)相同，C區(qū)不同。5、鉸鏈區(qū)

（hingeregion）1）位于CH1-CH2之間，富含Pro；2）具有柔韌性，可折疊分別形成T型和Y型3）易被蛋白酶水解；4）IgG1，2，4和IgA鉸鏈區(qū)短；IgG3，IgD鉸鏈區(qū)長；IgM，IgE無。三、Ig序列的保守性

盡管Ig在進化過程中其恒定區(qū)相對保守，但不同種屬間及相同種屬不同個體間的相同類型Ig存在序列差異，該結(jié)構(gòu)可以在不同種屬間構(gòu)成免疫原性；同一個體不同Ig分子之間也構(gòu)成免疫原性。Ag1Ab1（Ag2）Ab21、同種型（Isotype）

同一種屬所有個體均具有的Ig抗原，主要存在于重鏈和輕鏈的穩(wěn)定區(qū)中

2、同種異型（allotype，allotope）

同一種屬不同個體所具有的Ig抗原，主要存在于重鏈和輕鏈的穩(wěn)定區(qū)中，由IgC區(qū)內(nèi)一個或數(shù)個氨基酸殘基的差異所致。如

IgG：GM1，GM2，GM3，GM4...IgA:AM1,AM2

鏈：KM1，KM2，KM3同種異型為個體型標(biāo)志，又稱同種異型遺傳標(biāo)志。

AllotypicDeterminants（三）獨特型（idiotype,Id）

同一個體不同Ig的抗原，主要存在于Ig的V區(qū)。是指每個免疫球蛋白分子可變區(qū)肽鏈所具有的抗原特異性標(biāo)志（獨特位，5-6個）。一定條件下獨特型表位可刺激機體產(chǎn)生抗獨特型抗體，這對免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)有重要意義。

Jerne的免疫網(wǎng)學(xué)說（Immunenetworktheory）的中心是獨特型免疫調(diào)節(jié)。

IdiotypicDeterminantsIg的不均一性類（class),,,,亞類(subclass)1,2,3,4;1,2型(type),同種異型(allotype)獨特型(idiotype)1010-1011數(shù)十種四、五類Ig的特性及功能Ig分為五類（Class）：

IgG,IgM,IgA,IgE,IgD

其中IgG,IgA存在亞類（Subclass）：

IgG1，2，3，4；

IgA1，2（一）IgG：單體；含量最高；半衰期20-23，可通過胎盤，一般是高親和力抗體，是免疫功能最強的Ig分子；在免疫應(yīng)答中起著激活補體，中和多種毒素的作用。是唯一能在母親妊娠期穿過胎盤保護胎兒的抗體。主要參與抗感染免疫；可引起介導(dǎo)免疫病理損傷。

IgG1、IgG3、IgG4可穿過胎盤屏障，在新生兒抗感染免疫中起重要作用；IgG1、IgG3可高效激活補體，并可與巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞表面Fc受體結(jié)合，發(fā)揮調(diào)理作用、ADCC作用等；某些自身抗體和引起二、三型超敏反應(yīng)的抗體也屬于IgG。（二）IgM：含CH4（C4）；膜結(jié)合型：單體，BCR；分泌型：五聚體，分子最大，作用最強（結(jié)合抗原；激活補體）；最早出現(xiàn)的抗體（個體發(fā)育；免疫應(yīng)答）。免疫球蛋白的進化血清型IgM主要參與抗感染免疫，補體依賴的細(xì)胞毒效應(yīng)（比IgG強500倍）；識別并殺傷腫瘤細(xì)胞；識別并清除凋亡及衰老的細(xì)胞。

中和低密度脂蛋白防止動脈粥樣硬化的發(fā)生。是機體的忠實衛(wèi)士。（三）IgA：

血清型：單體；

分泌型：雙聚體；呼吸道、消化道、乳腺等產(chǎn)生，外分泌液中的主要成分，在粘膜抗感染免疫中起中和作用；

初乳中含sIgA。sIgA的結(jié)構(gòu)分泌型IgA的形成IgA在腸道的免疫保護效應(yīng)（四）IgD

單體，主要存在于B細(xì)胞表面（mIgD），mIgD是成熟B細(xì)胞的標(biāo)志。（五）IgE

單體形式，含CH4（C4），體內(nèi)含量最低。參與抗寄生蟲免疫，發(fā)揮ADCC效應(yīng)；參與速發(fā)型超敏反應(yīng)（4）。脫顆粒IgEFceRI變應(yīng)原炎癥反應(yīng)（一）識別并結(jié)合抗原---中和作用，主要功能（V區(qū)）（二）活化補體；（三）調(diào)理作用；（四）ADCC；（五）通過胎盤（IgG）和粘膜(分泌型IgA)。（六）免疫病理五、抗體的生物學(xué)活性抗原特異性識別和結(jié)合抗原抗體CDR表位AbAg

抗體與抗原特異性結(jié)合發(fā)揮免疫效應(yīng)

抗體的中和作用（neutralization）1、V區(qū)特異結(jié)合抗原；中和毒素，阻斷病原入侵；2、單體Ig：2價；分泌型IgA：4價；IgM：理論價10；實際5。

E:/QiuD/%E7%AC%AC%E4%B8%80%E5%9D%97%E7%A1%AC%E7%9B%98/d/%E5%8A%9E%E5%85%AC%E5%AE%A4/%E5%8A%9E%E5%85%AC%E5%AE%A4/qiu/%E5%9B%9E%E6%9D%A5/%E6%95%99%E5%AD%A6/2012/%E6%95%99%E5%AD%A6/1-cytogn.gif（Complement-dependentcytotoxity）

抗體依賴的細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用（Antibody-dependentcellularmediatedcytotoxity，ADCC）效應(yīng)調(diào)理吞噬參與免疫病理作用：I、II、III型變態(tài)反應(yīng)參與免疫復(fù)合物形成（Immunecomplex）六、抗體的多樣性抗體多樣性（diversity）是指不同抗體的V區(qū)結(jié)構(gòu)多種多樣，能針對任何不同的抗原特異結(jié)合。SusumuTonegawa發(fā)現(xiàn)Ig的基因重排NobelPrize1987利根川進認(rèn)為，“不敢冒險的人，或者只會考試得分的人，是不適合于搞科研的”，“科學(xué)家的最重要的才能是要有懷疑的能力，要有豐富的想象力”。

利根川進(日，S.Tonegawa)：20世紀(jì)70年代他進一步闡明了免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu)，證實了其基因的重排和突變是抗體多樣性的根據(jù)，使免疫球蛋白多樣性的遺傳控制找到了依據(jù)。

抗體的基因結(jié)構(gòu)及重排的發(fā)現(xiàn)IgGeneLocationHeavykappalambda人胚系基因中Ig基因片段Ig基因染色體定位VDJCIGH14502369IGK240051IGL2230074V片段（Variablesegment）D（Diversitysegment）J片段（Jioningsegment）重鏈V區(qū)的VDJ重排（Rearrangement）輕鏈V區(qū)的VJ重排重鏈可變區(qū)的VDJ重組輕鏈基因胚系及重排后結(jié)構(gòu)68Ig基因可變區(qū)重排的兩個必要條件（1）重組信號序列（recombinationsignalsequences,RSS）:由七聚體、九聚體以及兩者間的間隔序列組成

在各基因片段兩側(cè)存在（2）重組活化酶(recombinase)

由重組活化基因（RAG）編碼有RAG-1和RAG-2兩種

RAG出現(xiàn)于B細(xì)胞發(fā)育早期重排信號序列RSS（recombinationsignalsequence）69VκregionJκregion通過RSS形成莖襻狀結(jié)構(gòu)抗體多樣性產(chǎn)生的機制

組合引起的多樣性：眾多的片斷的隨機組合。

連接引的多樣性起:

VDJ連接處的不準(zhǔn)確連接和核苷酸插入，即連接處核酸的丟失或加入。

體細(xì)胞突變:

發(fā)生在抗原刺激后的成熟的B細(xì)胞已經(jīng)重排過的V基因，常見于CDR區(qū)，特別是CDR3。主要是點突變。B細(xì)胞的V區(qū)基因突變進一步增加V區(qū)的多樣性。體細(xì)胞突變可導(dǎo)致抗體親和力成熟。

72重排造成的多樣性1.抗原誘導(dǎo)前（天然發(fā)生的）732.連接造成的多樣性：即V(D)J重組時接頭處的變化，出現(xiàn)N區(qū)和P核苷酸的插入V-regionN1

PD-regionN2J-regiontgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg..........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactgg

tgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgg.......gatgttatgattggat........ttcatacagc.......tgactactgg

tgtgcgaga..tgg.......gatgttatgattggat........tctatacagc.......tgactattgg

tgtgcgaga..tggaatg...........ttatgattggattttata..cagc

.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc

.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtgcgaga..tgggatg...........ttatgattggattttata..cagc.......tgactactggtgtacca....caaacctgaac

gtattactatggttcggggaccga.......accccc........gactactggtgtacca....

caaacctgaacgtattactatggttcggggaccga.......accccc........gactactggtgtgcgaaag.tgcggtatagtgagagttacta........tgactcttggtgtgcgaaag.tgcggtatagtgagagttacta........tgactcttgg74體細(xì)胞高突變:成熟B細(xì)胞經(jīng)抗原刺激后發(fā)生的序列高頻率隨機突變，局限于V區(qū)，多發(fā)生于CDR區(qū)，其中RGYW（R＝A/G，Y＝C/T，W＝A/T）基序是突變的一個規(guī)律；與Ig親和力成熟相關(guān)。主要是體細(xì)胞高突變(somatichypermutation)3.抗原誘導(dǎo)的V區(qū)序列的改變抗體分子多樣性IGHIGKIGL基因片段的組合

V504030D23J657V×D×J6900300210IgH/Igk(Igl)鏈的組合6900×（300＋210）≈3.5×106

不準(zhǔn)確連接多樣性至少增加3000倍核苷酸插入多樣性增加100倍可能的組合1011---1012

重排基因的高頻突變突變頻率是其它基因的100萬倍以上（導(dǎo)致抗體的親和力成熟）76

Ig基因同型排斥（isotype

exclusion）77

Ig基因等位排斥（Al