《免疫球蛋白》PPT课件.ppt

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1、张 国 俊 第三章 免疫球蛋白 (immunoglobulin) 目的与要求 掌握免疫球蛋白的概念、结构、功能 区及功能区的功能、类型、酶解片段 掌握免疫球蛋白的生物学功能 了解多克隆和单克隆抗体及基因工程 抗体 概 念 免疫球蛋白（ immunoglobulin， Ig） 即抗体 (antibody， Ab)，是 B细胞接受 抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生 的糖蛋白，主要存在于血清等体液中， 能与相应抗原特异性地结合，是体液 免疫的重要效应分子 抗体的发现 Behring 1937年 Tiselius和 Kabat 血清 电泳方法 血 清 蛋 白 白蛋白 1球蛋白 2球蛋白 球蛋白 球蛋白

2、 与抗体有关的诺贝尔奖获得者 1901 von Bering 血清治疗 1908 Ehrlich & Metchnikoff 抗体生成、吞噬 1972 Edelman & Poter 抗体分子结构 1977 Yalow 放射免疫测定 1984 Koler,Milstein & Jerne 单克隆抗体 1987 Tonegawa Ig基因结构 第一节 免疫球蛋白的结构 Porter 1、 Porter 木瓜蛋白酶 1959 (1)Fab段 2个 抗原结合片段 fragment with antigen binding (2)Fc段 1个 可结晶片段 fragment crystallized 研

3、究简史 2、 Nisonoff 胃蛋白酶 1960 (1)F(ab)2 段 1个 结合颗粒性抗原出现凝集反应 (2)Fc段 1个 无生物学活性 研究简史 Edelman 3、 Edelman: 巯基乙醇尿素变性电泳 4、 X线晶体衍射技术进一步证明 研究简史 兔 Fab 羊 羊抗兔 Fab段的 Ab 兔 Fc 羊 羊抗兔 Fc段的 Ab 与重链反应 与轻链反应 与重链反应 不 与轻链反应 一、免疫球蛋白的基本结构 四肽链分子，即 由两条相同的重 链和两条相同的 轻链通过链间二 硫键连接而成的 免疫球蛋白单体， 呈 “ Y”形 N端 C端 1.重链（ heavy chain， H链） 450-5

4、50个氨基酸残基组成，按恒定区 氨基酸组成和排列的差别，可分为五 类， IgM、 IgG、 IgA、 IgD和 IgE ， 相应的重链分别为 ： 、 、 、 、 链 （一）重链和轻链 同一类 Ig的铰链区氨基酸 组成和重链二硫键的数目、位置 也不同，据此可将同类 Ig分为不 同的亚类 IgG1、 IgG2、 IgG3、 IgG4 IgA1、 IgA2 214个氨基酸残基组成 L链有两种： 与 ， Ig据此分 为两型 和 的比例异常可能反映免疫 系统的异常 2.轻链（ light chain， L链） （二）可变区和恒定区 免疫球蛋白分子中靠近 N端的约 110 个氨基酸的序列变化较大，称为可

5、变区（ V区） 其余靠近 C端的氨基酸序列相对稳 定，称为恒定区（ C区） 可变区与恒定区 V区 C区 N端 C端 二硫键 1. 可 变 区 VH和 VL VH和 VL各有 3个区域的氨基酸组成 和排列顺序高度可变，称为高变 区（ HVR）或互补决定区（ CDR） CDR1、 CDR2、 CDR3共同组成 Ig 的抗原结合部位 在 V区中， CDR之外区域的氨基 酸组成和排列顺序相对不易变 化，称为骨架区（ FR） CH和 CL 不同类 Ig CH的长度不一 同一种属的个体，所产生的同一类 Ig， 其 C区氨基酸组成和排列顺序较恒定， 即免疫原性相同，但 V区不同 2. 恒 定 区 （三）功能

6、区 又称为结构域， Ig的链内二硫键将 每条肽链折叠成几个球形区域，每 个区域由约 110个氨基酸残基组成， 具有不同的生物学功能 L链功能区： 2个，（ VL、 CL） H链功能区： IgG、 IgA、 IgD 4个 IgM、 IgE 5个 Ig的功能区 功能区的功能 1. VL和 VH是抗原结合位点 2. CH1和 CL具有 Ig同种异型遗传 标记 3. CH2/CH3为补体结合位点 4. IgG的 CH2介导通过胎盘 5. CH3、 CH4可与多种细胞的 相 应 Fc受体 结合 ， 介导免疫细胞 的生物学活性 位于 CH1和 CH2之间，含有丰富的 脯氨酸。易伸展、弯曲，有利于同 时结合

7、两个不同的抗原表位 易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解 IgM和 IgE无铰链区 （四） 铰 链 区 1 J链（ joining chain）：是一富含 半胱氨酸的多肽链，能将单体 Ig分 子连接为多聚体。 IgA， IgM 二、 Ig的其他成分 2分泌片（ SP）：是分泌型 IgA上 的一个辅助成分，能保护分泌型 IgA的铰链区免遭蛋白水解酶降解 （一）木瓜蛋白酶水解片段 在铰链区的近 N端将其裂解成 2个 Fab和 1个 Fc片段， Fab能够与抗原结合； Fc能够与细胞表面的 Fc受体结合，因 它容易形成结晶，故称为可结晶片段 （ fragment crystallizable） 三、水解片段

8、 （二） 胃蛋白酶水解片段 在铰链区的近 C端将其裂解成两个片 段：一个大片段 F（ ab ） 2和一些小 碎片 pFc 。 pFc 分子量小，丧失免 疫原性。 F（ ab ） 2片段功能与 Fab段相同，具 有双价，可同时结合两个抗原表位 第二节 免疫球蛋白的血清型 同种型 同种异型 独特型 同种型（ isotype） 存在于同种抗体分子中的抗原 表位，为种属型标志，存在于 IgC区 同种异型（ allotype） 同一种属不同个体之间免疫 球蛋白具有的免疫原性，为个体 型标志，存在于 Ig C区 独特型（ idiotype, Id)： 同一种属、同一个体来源的抗 体分子，由于其 CDR区的

9、氨基酸序 列的不同，可显示不同的免疫原性， 称为独特型，是每个免疫球蛋白分 子所特有的抗原特异性标志 第三节 免疫球蛋白的生物学活性 识别并特异性结合抗原 是抗体基本功能，其中 CDR区 起决定性作用 Ig结合抗原表位的个数称为抗 原结合价 一、 IgV区的功能 1.中和毒素 2.中和病毒 3.阻止细菌黏附 二、 IgC区的功能 （一）激活补体 抗体与相应抗原结合后，暴露 出 CH2/CH3结构域上的补体结合 位点，激活补体。 IgG、 IgM 1.调理作用 抗体通过 Fc段与 Fc受体结合从 而增强吞噬细胞的吞噬作用，这种 现象称为调理作用 （二）结合 Fc受体 2. 抗体依赖的细胞介导的细

10、胞毒 作用 （ ADCC） : 具有杀伤活性的细胞通过其 表面表达的 F受体识别结合于 靶抗原上的抗体 Fc段，直接杀伤 靶抗原 3.介导 I型超敏反应 IgE与肥大细胞和嗜碱性粒 细胞结合，使其致敏，当相同变 应原再次进入机体即可刺激致敏 靶细胞脱颗粒，释放生物活性介 质，引起 I型超敏反应 （三） 穿过胎盘和黏膜 IgG是唯一可通过胎盘的 Ig ， 是重要的自然被动免疫，对于新生 儿的抗感染有重要意义 sIgA可通过呼吸道和消化道黏 膜，是黏膜局部免疫的主要因素 第四节 各类免疫球蛋白的特性 Ig G 血清中含量最高，占血 Ig 总量的 75 主要由脾脏及淋巴结中的浆细胞合成， 出生后 3

11、 个月开始 , 3 5 岁达成人水平 半衰期最长，为 20 23 天 是再次免疫应答的主要抗体 是唯一可以穿过胎盘的抗体 参与 ADCC 及 SPA 协同凝集作用 参与某些自身免疫病及超敏反应 Ig M 占 Ig总量的 5-10 在个体发生及免疫应答中产生最早 分子量最大，为五聚体 天然抗体为 Ig M 类抗体 调理作用最强，在体内有重要的免疫保护作用 不能通过胎盘，如 脐带血 IgM升高则可能发生 胎儿宫内感染 膜表面 IgM为 B细胞表面主要的抗原识别受体 Ig A 主要由黏膜相关淋巴样组织产生， 4-6 个 月开始合成， 4-12 岁达成人水平 Ig分为 Ig A1 和 Ig A2 两个

12、亚类 Ig A1主要存在于血清中，占血清 Ig 总量 的 10%左右，占 Ig A 的 85% Ig A2 主要存在于外分泌液中（ SIgA）， 少数存在于血清中 SIg A为双体结构，是黏膜局部重要的保护 性抗体 Ig D 主要由脾脏及扁桃体中浆细胞产生，占 Ig 的 1左右 SmIg D 是 B 细胞表面主要受体， B 细胞 表达 SmIg D 时是 B 细胞成熟的标志 Ig D的 功能不清 mIg的结构 Ig- Ig- Ig - Ig- Ig E 由扁桃体、支气管、胃肠道黏膜固有层浆 细胞产生 IgE在体内含量最少，仅 占 Ig的 0.002%左右 IgE为亲细胞抗体， 主要参与机体的

13、I型超 敏反应 IgE可能与机体抗寄生虫免疫有关 G 量最高可入胎 A含两条泌在外 M是最大早且快 D的功能不明白 E结肥大诱变态 五类浓度高低排 第五节 人工制备的抗体类型 1.定义 指由不同 B细胞克隆产生的针对抗原物 质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如 : 免疫血清（含多种特异性抗体）。 2.优点 作用全面、来源广泛、制备容易 缺点 特异性不高、易发生交叉反应 3.实际意义 （ 1）预防、治疗感染性疾病 （ 2）临床诊断 一、多克隆抗体 第一代抗体 （ pdyclonal antibody, pAb） 二、单克隆抗体 第二代抗体 （ monoclonal antibody, mAb）

14、 1.定义 由单一克隆 B细胞杂交瘤产生 的，只识别抗原分子某一特定抗原决 定簇的特异性抗体 2.优点 结构均一、纯度高、特异性强、 效价高、交叉反应少、成本低 缺点 仍有鼠源性 3. 单克隆抗体的应用 (1)、诊断试剂 (2)、研究用探针 (3)、制备 “ 生物导弹 ” (4)、放射免疫测定法 三 、 基因工程抗体 第三代抗体 (genetic engineering antibody) 1.定义 在 DNA水平对 Ig基因进行切割、拼接 或修饰，导入受体细胞表达的抗体。 2.举例 人 -鼠嵌合抗体 (chimeric antibody) 小分子抗体 双特异性抗体 (bispecific antibody) 思 考 题 名词： Ig ADCC 单克隆抗体 免疫球蛋白的结构和功能区 免疫球蛋白的生物学 功能