免疫學(xué)Ig及其編碼基因

免疫學(xué)Ig及其編碼基因第1頁/共70頁免疫球蛋白及其編碼基因Immunoglobulinanditsgenes第2頁/共70頁抗體的概念抗體的結(jié)構(gòu)抗體異質(zhì)性抗體生物學(xué)特性抗體的編碼基因抗體胚系基因的重排及機(jī)制抗體的多樣性及其機(jī)制抗體的制備Immunoglobulinanditsgenes第3頁/共70頁一、抗體的基本概念抗原刺激B細(xì)胞產(chǎn)生的一類可與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合并產(chǎn)生各種免疫效應(yīng)的糖化球蛋白，亦稱免疫球蛋白(Immunoglobulin)第4頁/共70頁二、抗體的結(jié)構(gòu)1、基本結(jié)構(gòu)2、輔助結(jié)構(gòu)3、結(jié)構(gòu)域(Domain)

第5頁/共70頁

1、基本結(jié)構(gòu)1）四肽鏈通過鏈間二硫鍵組成H2L2

重鏈：450aa,Mr.5X104,五類(a、g、m、d、e)

輕鏈：214aa,Mr.2.5X104,兩型(k、l)2）分三個(gè)功能區(qū)：

可變區(qū)(Variableregion,VH/VL,Fv)：結(jié)合抗原 恒定區(qū)(Constantregion,CH/CL)：次級(jí)反應(yīng)、抗原性 絞鏈區(qū)(Hingeregion)CH1-CH2間,30aa,2-5鏈間二硫鍵3）蛋白酶可酶解 木瓜蛋白酶(papain)：Fab、Fc

胃蛋白酶(pepsin)：F(ab’)2→2XFab’、pFc’ 第6頁/共70頁第7頁/共70頁第8頁/共70頁

1、基本結(jié)構(gòu)1）四肽鏈通過鏈間二硫鍵組成H2L2

重鏈：450aa,Mr.5X104,五類(a、g、m、d、e)

輕鏈：214aa,Mr.2.5X104,兩型(k、l)2）分三個(gè)功能區(qū)：

可變區(qū)(Variableregion,VH/VL,Fv)：結(jié)合抗原 恒定區(qū)(Constantregion,CH/CL)：次級(jí)反應(yīng)、抗原性 絞鏈區(qū)(Hingeregion)CH1-CH2間,30aa,2-5鏈間二硫鍵3）蛋白酶可酶解 木瓜蛋白酶(papain)：Fab、Fc

胃蛋白酶(pepsin)：F(ab’)2→2XFab’、pFc’ 第9頁/共70頁第10頁/共70頁

1、基本結(jié)構(gòu)1）四肽鏈通過鏈間二硫鍵組成H2L2

重鏈：450aa,Mr.5X104,五類(a、g、m、d、e)

輕鏈：214aa,Mr.2.5X104,兩型(k、l)2）分三個(gè)功能區(qū)：

可變區(qū)(Variableregion,VH/VL,Fv)：結(jié)合抗原 恒定區(qū)(Constantregion,CH/CL)：次級(jí)反應(yīng)、抗原性 絞鏈區(qū)(Hingeregion)CH1-CH2間,30aa,2-5鏈間二硫鍵3）蛋白酶可酶解 木瓜蛋白酶(papain)：Fab、Fc

胃蛋白酶(pepsin)：F(ab’)2→2XFab’、pFc’ 第11頁/共70頁第12頁/共70頁2、輔助結(jié)構(gòu)

1）J鏈(Joiningchain)：

20KD、10%糖、Cys、二硫鍵連接IgH2）分泌片(Secretorypiece,SP)：

70KD、6％糖、上皮細(xì)胞合成第13頁/共70頁第14頁/共70頁第15頁/共70頁3、結(jié)構(gòu)域(Domain)1）Ig分子中由鏈內(nèi)二硫鍵構(gòu)成的致密立體球體(V/C/H)2）b-strain、b-sheet、b-barrel、immunoglobulinfold3）CDRs(Hypervariableregions)、FRs(Frameworkregions)第16頁/共70頁第17頁/共70頁第18頁/共70頁第19頁/共70頁第20頁/共70頁三、抗體的異質(zhì)性 抗體的特異性和類型的不同，稱為異質(zhì)性 heterogeneity） 不同抗原表位刺激機(jī)體所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子重鏈類 別和輕鏈型別不同 不同抗原表位刺激機(jī)體所產(chǎn)生的免疫球蛋白分子識(shí)別抗 原的特異性不同 不同抗原表位誘導(dǎo)的同一類型的免疫球蛋白（IgG），

其識(shí)別抗原的特異性不同第21頁/共70頁三、抗體的異質(zhì)性

內(nèi)源性因素 外源性因素

第22頁/共70頁三、抗體的異質(zhì)性1、類型：

類(Class):

重鏈C區(qū)抗原性,IgG、IgA、IgM、IgD、IgE

亞類(Subclass):

重鏈抗原性/二硫鍵數(shù)目位置,IgG1-4

型(Type):

輕鏈C區(qū)抗原性,k、l

亞型(Subtype):

輕鏈C區(qū)aa差異排列,l1～4第23頁/共70頁三、抗體的異質(zhì)性

內(nèi)源性因素

第24頁/共70頁

血清型：

同種型(Isotype)：

C區(qū)決定，非遺傳標(biāo)志。類、亞類、型和亞型

同種異型(Allotype)：

個(gè)體等位基因，遺傳標(biāo)志:Gm

獨(dú)特型(Idiotype,Id)：

Idiotope→Anti-Id第25頁/共70頁第26頁/共70頁第27頁/共70頁三、抗體的異質(zhì)性

外源性因素

含多種不同抗原表位的抗原刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)， 導(dǎo)致免疫細(xì)胞的活化，產(chǎn)生多種不同特異性的抗體。

多樣性抗原的存在是導(dǎo)致免疫球蛋白異質(zhì)性的外源因素， 是免疫球蛋白異質(zhì)性的物質(zhì)基礎(chǔ)。 抗體的這種異質(zhì)性，反映出機(jī)體對(duì)抗原精細(xì)結(jié)構(gòu)的識(shí)別 和應(yīng)答。 第28頁/共70頁第29頁/共70頁四、抗體的主要特性及生物學(xué)功能1、主要功能：

1）與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合：Fv 2）激活補(bǔ)體：

3）結(jié)合FcR：促吞噬(opsonization)

介導(dǎo)過敏 介導(dǎo)細(xì)胞毒(ADCC)

4）穿過胎盤和粘膜

5）調(diào)節(jié)免疫功能第30頁/共70頁第31頁/共70頁第32頁/共70頁第33頁/共70頁2、各類抗體的特性與功能

1）IgG：

4個(gè)亞類 分布廣 血清含量最高 壽命長 能通過胎盤第34頁/共70頁第35頁/共70頁第36頁/共70頁2、各類抗體的特性與功能

2）IgM：

5單體J鏈連接 最大 最早 壽命短、可診斷宮內(nèi)及近期感染。

SmIg:

BCR，C’多41aa(25aa疏水，末端3aa親水)第37頁/共70頁第38頁/共70頁3）IgA：

單：血清

雙：外分泌液，SIgA(J和SP)

第39頁/共70頁第40頁/共70頁第41頁/共70頁2、各類抗體的特性與功能

4）IgD： 含量低 絞鏈區(qū)長不穩(wěn)定 與超敏反應(yīng)/自身免疫病有關(guān)

SmIgD為BCR成分，B細(xì)胞成熟標(biāo)志第42頁/共70頁第43頁/共70頁未成熟B細(xì)胞成熟B細(xì)胞活化或記憶B細(xì)胞mIgMmIgD第44頁/共70頁2、各類抗體的特性與功能

5）IgE； 含量少 壽命短 熱敏感 親細(xì)胞 進(jìn)化最晚 含量最低 與超敏反應(yīng)/寄生蟲免疫有關(guān)第45頁/共70頁第46頁/共70頁

五、抗體的編碼基因

抗體的胚系基因（germlinegenes）

重鏈：V基因片段（variablesegment）

D基因片段（diversitysegment）

J基因片段（joiningsegment）

C基因片段(constantsegment)

輕鏈：

V基因片段（variablesegment）

J基因片段（joiningsegment）

C基因片段(constantsegment)第47頁/共70頁

抗體編碼基因的染色體定位肽鏈所在染色體 基因片段及排列人小鼠

22q11.216 Vn－(J－C)n 2p11-126C2 Vn－Jn－CH 14q32.312F1 Vn－Dn－Jn－Cn

第48頁/共70頁第49頁/共70頁

六、抗體胚系基因的重排及機(jī)制

抗體的重鏈胚系基因的重排 抗體的輕鏈胚系基因的重排 抗體胚系基因重排的機(jī)制第50頁/共70頁免疫球蛋白胚系基因狀態(tài)下的V、（D）、J基因片段成簇存在，要編碼完整的功能性的Ig多肽鏈必須在這些成簇存在的基因簇中選擇某些基因片段進(jìn)行重新組合，這一過程之。在V、D、J、C基因群中各選擇一個(gè)基因片段，組成單個(gè)Ig的編碼基因，進(jìn)而轉(zhuǎn)錄和翻譯，產(chǎn)生功能性Ig基因重排（generearrangement）第51頁/共70頁第52頁/共70頁第53頁/共70頁第54頁/共70頁第55頁/共70頁第56頁/共70頁

七、抗體的多樣性及其機(jī)制

（一）結(jié)構(gòu)的多樣性

（二）功能的多樣性第57頁/共70頁

抗體多樣性的產(chǎn)生機(jī)制

組合多樣性(combinatorialjoining)

連接多樣性(junctionalflexibility)

體細(xì)胞高頻突變(somatichypermutation)第58頁/共70頁第59頁/共70頁第60頁/共70頁第61頁/共70頁第62頁/共70頁人Ig多樣性產(chǎn)生的機(jī)制多樣性機(jī)制 H lk

多胚系基因數(shù)（功能性）

V 65 30 40 D 27 0 0 J 6 4 5 組合多樣性 1.1X104 1.2X102 2X102

總計(jì)11000X(120+200)=3X106連接多樣性