医学免疫学免疫球蛋白课件

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1、医学免疫学】免疫球蛋白P33医学免疫学】免疫球蛋白1.Basic Structure of1.Basic Structure of ImmunoglobulinImmunoglobulin 2.Functions of Immunoglobulin2.Functions of Immunoglobulin3.Characteristic and Function of 3.Characteristic and Function of Five IgFive Ig 医学免疫学】免疫球蛋白Definition:抗体抗体（Antibody Ab）：）：A molecule produced by a

2、nimals in response to antigen which has the particular property of combining specifically with the antigen which induced its formation.免疫球蛋白免疫球蛋白（Ig）：是指具有抗体活性）：是指具有抗体活性或或化学结构与抗体相似的球蛋白。化学结构与抗体相似的球蛋白。Ig分泌型分泌型 SIg：存在于血液及组织：存在于血液及组织液中，具有抗体的各种功能液中，具有抗体的各种功能膜型膜型 mIg：B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体医学免疫学】免疫球蛋白Immunoglo

3、bulin and Antibody(抗体分子与免疫球蛋白）抗体分子与免疫球蛋白）医学免疫学】免疫球蛋白Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929-Nobel Prize in 1972阐明了阐明了Ab的本质的本质阐明了阐明了Ab的的化学结构化学结构医学免疫学】免疫球蛋白Structure of Immunoglobulin医学免疫学】免疫球蛋白 Ig是糖蛋白是糖蛋白,由两条较长的多由两条较长的多肽链和两条较短肽链和两条较短的多肽链通过二的多肽链通过二硫键相连而形成硫键相连而形成四条肽链结构四条肽链结构（H2L2)

4、。C C N N 一、一、Basic Structure of Immunoglobulin(IgG(IgG为例）为例）四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分别命名为氨基端（端）和羧基端（端）。别命名为氨基端（端）和羧基端（端）。医学免疫学】免疫球蛋白C C N N Heavy chain：由由450-550a.a.组成，组成，MW:50-75KD 两条链之间以二硫键相连，呈两条链之间以二硫键相连，呈Y字型字型 分为可变区（分为可变区（V区）和恒定区（区）和恒定区（C区）区）五类重链：五类重链：、相应的五种相应的五种Ig：IgG、IgA、I

5、gM、IgD和和IgE IgG和和 IgA又可分为若干亚类又可分为若干亚类（一）（一）Light Chain(L Chain)and Heavy Chain (H Chain)医学免疫学】免疫球蛋白IgG 分 子 的 四 种 亚 类IgG1IgG4IgG3IgG2 1，2，3 和 4 等Ig 链分别参与组成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的铰链区最长，IgG2铰链区较短。四种亚类的IgG分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。医学免疫学】免疫球蛋白IgM J 链IgM 抗 体 结 构分分 泌泌 型型 IgM膜膜 型型 IgMsIgM Ig Igb b Ig I

6、gb b医学免疫学】免疫球蛋白 IgE 分 子 的 结 构医学免疫学】免疫球蛋白 IgD 分 子 的 结 构医学免疫学】免疫球蛋白 J 链分泌链IgA dimer医学免疫学】免疫球蛋白C C N N Light chain：由由214a.a组成，组成，MW:25KD 分为可变区（分为可变区（V区）和恒定区（区）和恒定区（C区）区）其其C末端以二硫键与相对重链相连末端以二硫键与相对重链相连 两型轻链：两型轻链：、人类人类 =2 1 链又可分为链又可分为4种亚型种亚型(C区区N端氨基酸排列顺序端氨基酸排列顺序)（一）（一）Light Chain(L Chain)and Heavy Chain (H

7、 Chain)医学免疫学】免疫球蛋白C C N N Variable region：位于重链或轻链的位于重链或轻链的N端，占轻链的端，占轻链的1/2，重链的，重链的1/4或或1/5 氨基酸组成和排列顺序随抗体特异性而异氨基酸组成和排列顺序随抗体特异性而异 重链和轻链的可变区分别称为重链和轻链的可变区分别称为VH和和VL 又分为高变区又分为高变区(HVR)和骨架区和骨架区(FR)赋予抗体以特异性赋予抗体以特异性（二）（二）Variable Region（V Region）and Constant Region（C Region）医学免疫学】免疫球蛋白Hypervariable region,HV

8、R：VH和和VL各有各有3个氨基酸组成和顺序变异很高的区域个氨基酸组成和顺序变异很高的区域 这些区域结构与抗原决定簇（表位）互补，所以又称为这些区域结构与抗原决定簇（表位）互补，所以又称为 互补决定区（互补决定区（CDR）抗原抗原-抗体特异结合的关键部位抗体特异结合的关键部位 决定了抗体的特异性和亲和力决定了抗体的特异性和亲和力（二）（二）Variable Region（V Region）and Constant Region（C Region）医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白Framework Region（FR）：）：是是V区中非区中

9、非HVR的部位，其氨基酸组成与排列相对保守。的部位，其氨基酸组成与排列相对保守。C Region：氨基酸组成和排列在同一物种：氨基酸组成和排列在同一物种同一类同一类Ig中比较稳定的部位。中比较稳定的部位。位于位于L链的链的C端端1/2的区域称为的区域称为CL。位于位于H链的链的C端端3/4-4/5的区域称为的区域称为CH。（二）（二）Variable Region（V Region）and Constant Region（C Region）医学免疫学】免疫球蛋白 铰链区（铰链区（hinge region）：）：位于位于CH1和和CH2之间之间 富含脯氨酸，有弹性，富含脯氨酸，有弹性，使使Ig伸

10、展自如伸展自如 IgM 和和 IgE无铰链区无铰链区 （四）（四）hinge region医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白L Chain：VL、CLH Chain：IgG、IgA、IgD：VH、CH1-CH3 IgM、IgE：VH、CH1-CH4（三）（三）Function Region 功能区（功能区（Function Region）：）：多个二级结构单元组合形成的球状亚单位结构多个二级结构单元组合形成的球状亚单位结构 通过二硫键连接通过二硫键连接 约含约含110氨基酸残基氨基酸残基 抗体发挥生物学功能的单位抗体发挥生物学功能的单位 L链有链有2个结构域，个结构域，H链有链有4或

11、或5个结构域个结构域 医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白 功能区功能区 作作 用用 VH VH 和和 VLVL HVRHVR是结合抗原决定基位点，是结合抗原决定基位点，单体单体IgIg具有具有2 2个抗原结合位点个抗原结合位点 CHCH1 1 和和 CLCL 是同种异型遗传标记所在区是同种异型遗传标记所在区CHCH2 2 IgGIgG分子的补体结合点分子的补体结合点(C(C1 1q)q)CHCH3 3 IgGIgG的的F FC C段与细胞表面的段与细胞表面的F FC C受体受体 结合的部位，如结合的部位，如F FC CR R、也是也是IgMIgM的补体结合点的补体结合点 CHCH4

12、4 只有只有IgMIgM、IgEIgE才有才有医学免疫学】免疫球蛋白 J链（链（joining chain）是由是由浆细胞浆细胞合成的富含半合成的富含半胱氨酸的多肽链，参与胱氨酸的多肽链，参与 IgA(H2L2)2与与 IgM(H2L2)5连接，使其成为多聚体。连接，使其成为多聚体。二、二、Joining Chain(J Chain)and Secretory Piece(SP)医学免疫学】免疫球蛋白分泌片（分泌片（secretory piece,SP）粘膜粘膜上皮细胞分泌上皮细胞分泌化学成份是糖肽化学成份是糖肽 保护保护 sIgA不被蛋白酶降解不被蛋白酶降解 介导介导IgA的转运，使其被分泌

13、至黏的转运，使其被分泌至黏膜表面膜表面实质上实质上是上皮细胞表面多免疫球蛋是上皮细胞表面多免疫球蛋白受体（白受体（poly-IgR）的一部分）的一部分 J 链分泌链IgA dimer二、二、Joining Chain(J Chain)and Secretory Piece(SP)医学免疫学】免疫球蛋白 三、三、Cleaved Fragment of Ig 1、Papain水解片段水解片段 IgG 水解成三个片段水解成三个片段 裂解部位：裂解部位：IgG铰链区（铰链区（CH1和和CH2之间）之间）链间二硫键链间二硫键近近N端端侧切断。侧切断。2、Pepsin水解片段水解片段 IgG 水解成二个片

14、段水解成二个片段裂解部位：铰键区裂解部位：铰键区H链链间二硫键链链间二硫键近近C端端切断。切断。两个抗原结合段两个抗原结合段（两个（两个FabFab段）段）一个结晶片段（一个结晶片段（FcFc段）段）F（ab）2是双价，可是双价，可与两个抗原结合与两个抗原结合Fc可继续被水解成碎可继续被水解成碎段，无任何生物学功能段，无任何生物学功能医学免疫学】免疫球蛋白铰链区铰链区二硫键二硫键连接部连接部位的近位的近N端端铰链区铰链区二硫键二硫键连接部连接部位的近位的近C端端医学免疫学】免疫球蛋白Fab段（段（fragmentantigen binding）：）：结构：结构：L+1/2 H（VH+CH1）单

15、价，结合抗原后单价，结合抗原后 不能形成凝集或不能形成凝集或 沉淀反应沉淀反应(Fab)2 双价抗体活性双价抗体活性 能形成凝集或沉能形成凝集或沉 淀反应淀反应 生物制品应用生物制品应用Fc段（段（fragment crystallizable）结构：结构：CH2+CH3赋予抗体多种生物赋予抗体多种生物 学功能学功能 三、三、Cleaved Fragment of Ig 医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白 抗原抗原(Ag)抗体抗体(Ab)直接凝集反应直接凝集反应 医学免疫学】免疫球蛋白抗原决定基位点抗原决定基位点遗传标记所在区遗传标记所在区铰链区铰链区IgGIgG分子的分子的补体结合

16、点补体结合点医学免疫学】免疫球蛋白（一）特异性地与抗原结合，这种结合程度是由（一）特异性地与抗原结合，这种结合程度是由CDR的空间构型所决定的的空间构型所决定的（二）（二）结合补体，参与免疫应答结合补体，参与免疫应答（三）（三）与细胞的与细胞的FcR结合结合（四）（四）通过黏膜与胎盘屏障通过黏膜与胎盘屏障胎盘微血管壁胎盘微血管壁FcrR与与IgG Fc段段CH2区选择性结合区选择性结合 Opsonization ADCC Mediating Hypersensitivity I医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白（一）（一）Combining Specifically With The

17、 Antigen 是由是由V V区（尤其是区（尤其是HVRHVR）的空）的空间构型所决定的，与相应间构型所决定的，与相应AgAg上的上的表位互补。这种结合是可逆的，表位互补。这种结合是可逆的，受受PHPH、温度、电解质影响、温度、电解质影响。医学免疫学】免疫球蛋白 （二）二）Binding Complement 1.IgM、IgG1、G2、G3可通过经典途径活可通过经典途径活化补体。化补体。Ag+Ab结合后结合后 就会暴露出补体结合位就会暴露出补体结合位点（点（IgG的的CH2、IgM的的CH3与补体的与补体的C1q结结合），开始活化补体。合），开始活化补体。IgM的活化能力比的活化能力比Ig

18、G大大500倍）倍）2.聚合的聚合的IgA可通过旁路途径活化补体。可通过旁路途径活化补体。医学免疫学】免疫球蛋白Opsonization:IgG 抗体的抗体的Fc段与中性粒细胞、巨噬细段与中性粒细胞、巨噬细胞上的胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）：）：表达表达Fc受体的细胞（如受体的细胞（如NK细胞、巨噬细胞等）通过识别抗体细胞、巨噬细胞等）通过识别抗体 的的Fc段直接杀

19、伤被抗体包被的靶细胞段直接杀伤被抗体包被的靶细胞Mediating Hypersensitivity I：肥大细胞和嗜碱肥大细胞和嗜碱粒细胞表面具有高亲和力的粒细胞表面具有高亲和力的 IgE Fc受体受体（三）（三）Binding the FcR on Cells医学免疫学】免疫球蛋白医学免疫学】免疫球蛋白除了除了NK之外，之外，巨嗜细胞、中巨嗜细胞、中性粒细胞也有性粒细胞也有这种这种ADCC效效应应医学免疫学】免疫球蛋白（四）（四）Traversing Placenta and Mucosa IgG借助借助Fc(CH2)段通过胎盘，段通过胎盘，IgG是唯一可通过胎盘的是唯一可通过胎盘的Ig。

20、所以胎儿能够。所以胎儿能够获得天然的获得天然的被动免疫被动免疫。IgA可通过呼吸可通过呼吸道、消化道粘膜道、消化道粘膜 局部免疫局部免疫重要因素。重要因素。医学免疫学】免疫球蛋白Structure of 医学免疫学】免疫球蛋白IgG:IgM:血清中含量最高，血清中含量最高，占总占总Ig的的75%80%再次应答的主要抗体再次应答的主要抗体 具有多种功能具有多种功能 与与SPA结合结合 抗感染的主要抗体抗感染的主要抗体 分子量最大的分子量最大的 Ig 最早出现的最早出现的 Ig初次应答的主要抗体初次应答的主要抗体 近期感染的指标近期感染的指标 m IgM是是B细胞抗原细胞抗原 受体受体医学免疫学】

21、免疫球蛋白 IgA:IgD:分泌性和血清型分泌性和血清型 初乳中含初乳中含sIgA 在局部抗感染中在局部抗感染中 发挥重要作用发挥重要作用 IgE:含量最少含量最少介导介导I型超敏反应型超敏反应B细胞成熟的标志细胞成熟的标志医学免疫学】免疫球蛋白人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性人类免疫球蛋白同种型主要的理化特性和生物学特性医学免疫学】免疫球蛋白5 Monoclonal Antibody 人工制备抗体的类型：人工制备抗体的类型：Polyclonal Antibody、Monoclonal Antibody、基因工程抗体、基因工程抗体 （一）（一）Polyclonal Antibody：由多克隆：由多克隆B细胞群细胞群产生的针对多种抗原决定簇的混合抗体。产生的针对多种抗原决定簇的混合抗体。（二）（二）Monoclonal Antibody：针对一个抗原决定针对一个抗原决定基基,由一个由一个B细胞克隆分化增殖的子代细胞集团细胞克隆分化增殖的子代细胞集团 （即单一纯系单克隆细胞）合成的抗体。（即单一纯系单克隆细胞）合成的抗体。具有纯度高、特异性强、效价高、血清交叉反具有纯度高、特异性强、效价高、血清交叉反 应小的特点应小的特点医学免疫学】免疫球蛋白次黄嘌呤(H),次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转化酶（HGPRT）氨甲蝶岭(A),胸腺嘧啶核苷(T).