免疫免疫球蛋白

關于免疫免疫球蛋白[目的要求]1.掌握免疫球蛋白的基本結構、酶解片段，各類免疫球蛋白的生物學特性與功能。單克隆抗體的概念及特點。2.熟悉免疫球蛋白V區(qū)和C區(qū)的功能。3.了解多克隆抗體與單克隆抗體的制備方法。第2頁,共55頁，2024年2月25日，星期天一、基本概念1.抗體(antibody,Ab)——指B細胞在識別抗原后經(jīng)過增殖、分化成漿細胞所合成、分泌的，能與相應抗原發(fā)生特異性結合的球蛋白。這個概念主要是從生物學功能上講第3頁,共55頁，2024年2月25日，星期天抗體球蛋白主要分布在

區(qū)，但抗體≠

球蛋白

第4頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)——具有抗體活性、或化學結構與抗體相似的球蛋白。免疫球蛋白是從化學結構上講的

抗體都是Ig，而Ig不一定都是抗體第5頁,共55頁，2024年2月25日，星期天與抗體有關的諾貝爾獎獲得者Ig基因結構Tonegawa1987單克隆抗體Koler,Milstein&Jerne1984放射免疫測定Yalow1977抗體分子結構Edelman&Poter1972抗體生成、吞噬Ehrlich&Metchnikoff1908血清治療vonBering1901第6頁,共55頁，2024年2月25日，星期天二、免疫球蛋白的結構（抗體的結構）(一)基本結構（單體分子）1.分子組成與構型

單體Ig由兩對相同的多肽鏈借鏈間二硫鍵相連而成，形似英文大寫“Y”Ig=2×(重鏈+輕鏈)第7頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.重鏈（heavychain,H鏈）

由450-550個氨基酸殘基組成，分子量約50-75kD。H鏈：

,

,

,

,

.

(Ig)IgA,IgG,IgM,IgD,IgEIg的類重鏈的免疫原性因其恒定區(qū)的氨基酸組成和排列順序不同而異。第8頁,共55頁，2024年2月25日，星期天Ig亞類就同一類Ig，據(jù)其重鏈鉸鏈區(qū)的氨基酸組成和重鏈二硫鍵的數(shù)目和位置的差異，又可分為不同的亞類。IgG可分為IgG1-IgG4；IgA可分為IgA1和IgA2。第9頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.輕鏈(L鏈)每肽鏈大約由214個氨基酸殘基組成，分子量約25kD。據(jù)其免疫原性不同分為

、

兩個型。▽1個Ig分子的兩條輕鏈的型別是相同的。▽同一類Ig分子中既有

型、又有

型。第10頁,共55頁，2024年2月25日，星期天(二)Ig肽鏈的分區(qū)1.可變區(qū)(V區(qū))2.恒定區(qū)(C區(qū))N端C端VariableregionConstantregion第11頁,共55頁，2024年2月25日，星期天高變區(qū)(hypervariableregions,HVR)

VH和VL各有3個區(qū)域的氨基酸組成和排列順序高度可變，稱為高變區(qū)，或互補決定區(qū)(complementaritydeterminingregion,CDR)，兩條肽鏈的6個高變區(qū)共同構成一個與相應抗原表位特異性結合部位，即形成一個與相應抗原表位互補的表面，決定了抗體的特異性。

可變區(qū)(V區(qū))N-末端1/2L+1/4(1/5)H骨架區(qū)——維持高變區(qū)的空間構型因其氨基酸的種類和排列順序隨抗體特異性的不同而千變萬化

HVR1(CDR1)、HVR2(CDR2)和HVR3(CDR3)表示，一般CDR3變化程度最高。第12頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共55頁，2024年2月25日，星期天恒定區(qū)(C區(qū))N端C端constantregion恒定區(qū)(C區(qū))C-末端1/2L+3/4(4/5)H該肽段的氨基酸種類和排列順序在同一種屬動物的同一類Ig中都比較恒定

第14頁,共55頁，2024年2月25日，星期天3.鉸鏈區(qū)⊕位于重鏈的CH1與CH2之間，包括H鏈間的二硫鍵；⊕富含脯氨酸,極富彈性；⊕有利于Ab與Ag的結合；⊕對蛋白酶敏感。⊕IgM和IgE無鉸鏈區(qū)。

Hingeregion第15頁,共55頁，2024年2月25日，星期天4.結構域指Ig的H、L鏈中大約由110個氨基酸構成的多肽段，因具有某種生物學功能，以前又稱為功能區(qū)。是一種由鏈內二硫鍵連接的球形結構(domain)。是Ig發(fā)揮各種功能的基本單位。第16頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgG分子由兩條H鏈和兩條L鏈共價結合而成。輕鏈包括VL和CL兩個結構域，重鏈含有1個VH和3個CH

結構域。VH和VL共同組成抗原結合部位。Ig分子中線對稱，具有兩個相同的抗原結合部位。第17頁,共55頁，2024年2月25日，星期天L鏈：VL、CLH鏈：VH、CH1、CH2、CH3、CH4

(IgM、IgE)分區(qū)二級結構---β片層Ig是由幾股多肽鏈折疊而成的兩個反向平行的β片層，兩個β片層由一個鏈內二硫鍵垂直連接，形成“三明治”狀的“β桶狀結構”。這種折疊方式稱為免疫球蛋白折疊，具有這類獨特折疊結構的分子不僅有Ig，其他許多膜型和分泌型分子也含有該類結構，因此這類分子被統(tǒng)稱為免疫球蛋白超家族(immunoglobulinsuperfamily,IgSF)。

第18頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共55頁，2024年2月25日，星期天Ig功能區(qū)的生物學功能VH+VL

一個抗原結合位點——結合抗原CH+CL種屬型標志——Ig的免疫原性(IgG)CH2(IgM)CH3(IgG)CH2C1q的結合位點——結合補體結合胎盤ＦcRn——介導IgG通過胎盤(IgG)CH3結合Fc

R——調理作用(MC,M,B,NK)ADCC(IgE)CH2+CH3結合Fc

R——I型超敏反應(肥大細胞，嗜堿性粒細胞)第20頁,共55頁，2024年2月25日，星期天(三)免疫球蛋白的其它成分1.J鏈

(joiningchain)由漿細胞合成的一富含半胱氨酸的多肽鏈；2.分泌片

(secretorypiece,SP)

▽具有保護SIgA的作用。是SIgA分子上的一個輔助成分。

功能:將單體Ig分子連接成為多聚體：SIgA二聚體和IgM五聚體。▽介導IgA的轉運。第21頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第22頁,共55頁，2024年2月25日，星期天(四)Ig的水解片段第23頁,共55頁，2024年2月25日，星期天1.IgG的木瓜蛋白酶水解片段IgG2FabFc木瓜蛋白酶十第24頁,共55頁，2024年2月25日，星期天fragmentofantigenbinding①中文：抗原結合片段Fab②組成：一條完整的L鏈和一條H鏈N端1/2L+(VH+CH1)③功能：結合抗原即具有抗體活性，抗原結合價=1第25頁,共55頁，2024年2月25日，星期天crystallizablefragment①中文:可結晶片段。(2)Fc

②組成:二條H鏈C端1/2(CH2+CH3，包括鉸鏈區(qū))。③功能:Fc段無抗原結合活性，是Ig與效應分子(如補體)或細胞(如巨噬細胞、肥大細胞等)相互作用的部位。

第26頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.IgG胃蛋白酶水解片段IgGF(ab’)2pFc’胃蛋白酶十第27頁,共55頁，2024年2月25日，星期天由兩個Fab片段加鉸鏈區(qū)組成，抗原結合價=2。F(ab’)2由于F(ab’)2片段保留了結合相應抗原的生物學活性，又避免了Fc段免疫原性可能引起的副作用，因而被廣泛用作生物制品。第28頁,共55頁，2024年2月25日，星期天三、免疫球蛋白(抗體)的功能1.V區(qū)的功能2.C區(qū)的功能第29頁,共55頁，2024年2月25日，星期天V區(qū):識別并特異性結合抗原1.V區(qū)的功能▽中和作用(病毒、毒素)▽阻斷病原入侵▽B細胞表面的IgM和IgD等(稱為BCR)能特異性地識別抗原

▽體外的抗原-抗體結合反應第30頁,共55頁，2024年2月25日，星期天2.C區(qū)的功能C1qr2s2(1)激活補體(2)結合細胞Fc受體▽介導調理作用▽介導ADCC作用▽介導I型超敏反應(3)穿越胎盤(IgG)(4)穿過黏膜(sIgA)第31頁,共55頁，2024年2月25日，星期天調理作用(opsonization)

含義:指IgG抗體(IgG1和IgG3)的Fc段與中性粒細胞、巨噬細胞上的IgGFc受體(FcR)結合，從而增強吞噬細胞的吞噬功能的作用，稱為Fc調理。

Fc調理----抗原

+

IgG

Fc+吞噬細胞表面IgG

Fc受體-----促吞噬

第32頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第33頁,共55頁，2024年2月25日，星期天ADCC作用(antibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity,ADCC)中文：抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用。ADCC----靶細胞

+

IgG

Fc

+

效應細胞表面IgG

Fc受體-----促殺傷靶細胞含義：指具有殺傷活性的細胞(如NK細胞、單核巨噬細胞及中性粒細胞等)通過其表面表達的Fc受體(FcR)結合包被于靶細胞(如細菌或腫瘤細胞)上的抗體的IgG的Fc段，直接殺傷靶細胞。

第34頁,共55頁，2024年2月25日，星期天

Fc

Rantibody-dependentcell-mediatedcytotoxicity抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用AbEffectorcellTargetcell表達Fc受體的組織細胞(NK、M

、中性粒細胞)，通過識別抗體的Fc段直接殺傷被抗體包被的的靶細胞。ADCC第35頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共55頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共55頁，2024年2月25日，星期天NK靶細胞介導ADCC經(jīng)典途徑激活補體C1qr2s2調理吞噬作用抗體C區(qū)介導的的抗病毒效應第38頁,共55頁，2024年2月25日，星期天四、五類免疫球蛋白的特性與作用IgGIgMIgAIgDIgE第39頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgG(1)一般特性①單體Ig分子(IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)③半衰期最長②血清中含量最多④親和力高

⑤分布廣,為抗感染主力

第40頁,共55頁，2024年2月25日，星期天(2)IgG免疫效應作用①中和作用④ADCC②激活補體(IgG1、2、3)⑤通過胎盤(IgG1、2、3)③調理作用第41頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgM(1)分子組成(2)合成時間：是最早合成的Ig①五聚體②分子量最大③有CH4，無鉸鏈區(qū)(3)IgM占血清免疫球蛋白總量5~10%，在體內維持的時間較短，消失快①個體發(fā)育中——最早產(chǎn)生②初次免疫應答中——最早產(chǎn)生第42頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgM(4)免疫效應作用①激活補體②發(fā)揮早期抗感染作用③B細胞抗原識別受體(BCR)部分為IgM(mIgM)。人類天然ABO血型抗體為IgM類風濕因子為IgM④免疫學診斷(宮內和早期)第43頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgA(1)分子組成與分布(2)分泌型IgA的免疫效應作用①血清型IgA：為單體分子①黏膜局部抗感染作用②自然被動免疫作用，即嬰兒從母乳中獲得sIgA②分泌型IgA第44頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgD血清IgD的確切功能尚未清楚膜結合型IgD(mIgD)是BCR的重要組成成分。mIgD是B細胞分化成熟的標志成熟的B細胞表面抗原受體為mIgM+mIgD

未成熟的B細胞表面僅表達mIgM

活化B細胞或記憶B細胞表面的mIgD逐漸消失

第45頁,共55頁，2024年2月25日，星期天IgE(1)合成與分布(2)特性單體、含量最少的Ig①與I型變態(tài)反應有關有CH4、無鉸鏈區(qū)(3)意義②參與抗寄生蟲感染對肥大細胞、嗜堿性粒細胞有親嗜性

第46頁,共55頁，2024年2月25日，星期天五、人工制備抗體⊕多克隆抗體(polyclonalantibody,PAb)

⊕單克隆抗體(monoclonalantibody,mAb)

第47頁,共55頁，2024年2月25日，星期天(一)多克隆抗體(polyclonalantibody,pAb)多克隆抗體----是由含多種抗原表位的抗原物質，刺激、活化多個B細胞克隆所產(chǎn)生的針對多種抗原表位的不同抗體的混合。

▽來源廣泛,但不易大量制備。

▽特異性不高，常出現(xiàn)交叉反應。

第48頁,共55頁，2024年2月25日，星期天(二)單克隆抗體(monoclonalantibody,