第三章抗體-2

1、第三章 抗體,內(nèi)容提要,第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 第二節(jié) 免疫球蛋白基因 第三節(jié) 免疫球蛋白的合成與分泌,第二節(jié) 免疫球蛋白基因,第二節(jié) 免疫球蛋白基因,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu) 二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控 三抗體多樣性的形成,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),利根川進,骨髓瘤細胞(晚期),胚胎細胞（早期）,證明：編碼V區(qū)和C區(qū)的基因成分離狀態(tài)，并在B細胞分化成熟過程中不斷進行重排。,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),H鏈、鏈和鏈分布在不同的染色體上,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 鏈基因：由V、J、C三類基因片段組成，V、J重排編碼V區(qū)，C編碼C區(qū)。,重鏈,二硫鍵,免疫

2、球蛋白的結(jié)構(gòu)（IgG為例）,輕鏈,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 每個V基因上游都有一個L基因編碼22個氨基酸的鏈先導序列（信號肽）,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) V 基因編碼V區(qū)約96個氨基酸殘基。 J 基因編碼V區(qū)約10-13個氨基酸殘基。,無效基因,2號染色體,6號染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 由V、J、C三類基因組成。,22號染色體,16號染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) V基因編碼V區(qū)197個氨基酸；J基因編碼V區(qū)98110個氨基酸

3、；C基因編碼C區(qū)111214個氨基酸,22號染色體,16號染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 人類有V基因約100個，J基因6個，C基因6個 小鼠有V基因2個，L基因2個，J基因4個，C基因4個,22號染色體,16號染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),2、重鏈基因結(jié)構(gòu) H鏈由VDJC四類基因組成，前三個重排編碼V區(qū)，C基因編碼C區(qū)。,14號染色體,12號染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),2、重鏈基因結(jié)構(gòu) VH基因編碼V區(qū)194位氨基酸。 DH基因編碼V區(qū)95-97位氨基酸。 JH基因編碼V區(qū)98113位氨基酸。 其中D基因編碼的氨基酸位超變區(qū)CDR3，與抗體的多

4、樣性有密切的關(guān)系。,14號染色體,12號染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),2、重鏈基因結(jié)構(gòu) 人類有75-250個VH、30個D、6個JH和一系列CH基因片段 小鼠有300-1000個VH、20個D、4個JH和一系列CH基因片段,14號染色體,12號染色體,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達 鏈基因：由于有大量的V 基因，且能與J 基因任意重排，所以可獲得大量不同組合。,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達 鏈基因,人:n=-100 老鼠: n=-350,1、輕鏈基因重排與表達 鏈基因：由于V在其3端、J在其5端各有識別序列，是一個七聚體和九聚體的序列，增加了

5、隨機組合的數(shù)，轉(zhuǎn)錄出不同的mRNA。,重組信號序列,識別序列,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達 鏈基因：鏈基因重排有一個很重要的特點是V、J、C基因重排不是象 鏈那樣隨機組合，所以最后組合數(shù)遠遠少于 鏈。,22號染色體,16號染色體,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達 鏈基因：VJ組合嚴格按照 L1 V1 J1 C1; L1 V1 J3 C3 ; L2 V1 J1 C2的組合進行連接,22號染色體,16號染色體,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,2、重鏈基因重排與表達 重鏈基因通過二次重排后形成。首先是D、J基因重排得DJ，然后是V基因與DJ重排得VDJ

6、。,DJ,VDJ,這些基因重排隨機組合，而且VH、DH和JH之間也有識別序列，連接時的移位可改變CDR3的氨基酸序列，形成多樣性。,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,3、免疫球蛋白基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 每個VH和VL基因片段都有個啟動子（P） 未重排的VH和VL基因幾乎不發(fā)生轉(zhuǎn)錄,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,3、免疫球蛋白基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 重排后，因增強子（EN）作用，轉(zhuǎn)錄效率提高原因：未重排前，轉(zhuǎn)錄能力很低；發(fā)生重排，啟動子和增加子的間隔距離大大縮小，足以發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。也有一些其它的轉(zhuǎn)錄因子，能保證免疫球蛋白基因只有在B細胞內(nèi)才能表達。,二免疫球蛋白基因重排及表達調(diào)控,3、免疫球蛋白基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

7、 H鏈增強子2個;鏈增強子2個;鏈增強子2個,免疫球蛋白基因的重排與表達,三抗體多樣性的形成,1、胚胎細胞的基因隨機重排 V-J和V-D-J基因在B細胞發(fā)育過程中重排的多樣性，這是免疫球蛋白基因的多樣性的主要來源。 小鼠的可能多樣性有：500V20D4J=4104,三抗體多樣性的形成,基因重排連接變異性 由于V、D、J基因上的識別序列連接的變化，可增加多樣性10倍。 N區(qū)（D基因兩側(cè)）變化增加多樣性約在100倍。 輕鏈和重鏈基因的組合帶來的多樣性。 以上各方面造成的多樣性約為1010-1011數(shù)量級。,三抗體多樣性的形成,2、體細胞突變 免疫球蛋白基因是在沒有抗原刺激的情況下發(fā)生重排并最終形成

8、識別不同抗原決定簇的B細胞克隆。 胚系DNA上免疫球蛋白基因片段，呈分散排列，隨著B細胞發(fā)育和成熟，這些基因片段重排后，形成完整的有功能基因。 V區(qū)基因在重排后仍可發(fā)生改變，這種改變是由體細胞突變產(chǎn)生的。重鏈和輕鏈V區(qū)基因均可發(fā)生體細胞突變。,第三節(jié) 免疫球蛋白的合成與分泌,第三節(jié) 免疫球蛋白的合成與分泌,一體液免疫應答與抗體的產(chǎn)生 二免疫球蛋白的表達裝配和分泌,一體液免疫應答與抗體的產(chǎn)生,1、初應答和再應答 初應答：抗原第一次免疫后，機體血清中產(chǎn)生抗體的反應。特點：產(chǎn)生抗體潛伏期長;抗體量少;效價低;親和力較低;消失快。IgM合成量達到高峰時IgG才出現(xiàn)。能產(chǎn)生記憶B細胞，對再次免疫應答具有

9、重要意義。 再應答：用與初應答相同抗原再次或多次免疫同一動物產(chǎn)生的應答。特點：產(chǎn)生抗體潛伏期短(反應快);抗體產(chǎn)生快且量多;維持時間長;IgM產(chǎn)生量變化不大，IgG量明顯升高，且產(chǎn)生其它類型的抗體，親和力增加,為什么會出現(xiàn)快速升高?,一體液免疫應答與抗體的產(chǎn)生,2、兩類抗原的免疫應答 依據(jù)抗原刺激產(chǎn)生抗體是否需要T細胞分： 非胸腺依賴抗原（ Ti ）：Ti抗原(如多糖等抗原），它只誘導初次免疫應答，且無記憶B細胞產(chǎn)生，也無重鏈類型的轉(zhuǎn)換及親和力成熟的再次免疫應答。 胸腺依賴抗原（ Td ）：Td抗原(如蛋白質(zhì)抗原）刺激是機體免疫應答的第一信號，同時還需要Th細胞（發(fā)育于胸腺）及其分泌的細胞因子

10、作為第二信號，有初次和再次免疫應答。,TCR,Ag,MHC-II,Coreceptor(CD4),抗體,抗體,不同類型抗原刺激產(chǎn)生抗體的過程不同,非胸腺依賴抗原,胸腺依賴抗原,二免疫球蛋白的表達裝配和分泌,1、免疫球蛋白mRNA 免疫球蛋白mRNA與其它mRNA無多大差異，需加帽和加poly(A)尾，并剪去一些內(nèi)含子等，成為翻譯蛋白質(zhì)的mRNA。 2、膜結(jié)合型和分泌型免疫球蛋白的表達 mIg和sIg的區(qū)別在于C端(前述)，成熟B細胞表達mIg(IgM和IgD)，而漿細胞分泌sIg，這種調(diào)節(jié)主要決定于mRNA剪切和加poly(A)尾時的位點不同。,Structures of the Transc

11、ripts Encoding Secreted and Membrane m H-Chains,信號位點1,信號位點 2,sIg,mIg,二免疫球蛋白的表達裝配和分泌,3、B細胞發(fā)育與抗體形成 B細胞來源于骨髓干細胞，需經(jīng)原B細胞-前B細胞-幼B細胞等階段發(fā)育成成熟B細胞。 早期B細胞并不分泌免疫球蛋白，在幼B細胞階段表達膜抗體mIgM和mIgD，從骨髓遷至外周淋巴器官-接受抗原刺激-成熟B細胞-克隆分化-漿細胞和記憶B細胞。,4、抗體在細胞中裝配轉(zhuǎn)動和分泌,Synthesis, Assembly, and Secretion of Immunoglobulin Molecules,高爾基體,內(nèi)質(zhì)