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第三章 抗体 (antibody,Ab). 抗体 : 又称免疫球蛋白( immunoglobulin , Ig) 是由 B 细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类糖蛋白, 主要存在于血清等体液中,能与相应抗原特异性地结合,具有免疫功能 , 是介导体液免疫的重要免疫分子 。 分泌型 (secreted Ig, SIg) 免疫球蛋白 膜型 (membraneIg, mIg) 前者存在血液和组织中,具有抗体各种免疫功能,由浆细胞产生。 后者是 B 细胞表面的抗原受体,是由成熟 B 细胞产生免疫球蛋白。.
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第三章 抗体(antibody,Ab) 抗体:又称免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类糖蛋白,主要存在于血清等体液中,能与相应抗原特异性地结合,具有免疫功能,是介导体液免疫的重要免疫分子 。 分泌型(secreted Ig, SIg) 免疫球蛋白 膜型(membraneIg, mIg) 前者存在血液和组织中,具有抗体各种免疫功能,由浆细胞产生。 后者是B细胞表面的抗原受体,是由成熟B细胞产生免疫球蛋白。
一、免疫球蛋白的基本结构 • 四肽链结构 所有Ig的基本单位都是四条肽链的对称结构。两条重链(H)和两条轻链(L)。每条重链和轻链分为氨基端和羧基端。
Disulfide bond Carbohydrate CL VL CH2 CH3 CH1 Hinge Region VH Immunoglobulin Structure • Heavy & Light Chains • Disulfide bonds • Inter-chain • Intra-chain
人类Ig的重链根据稳定区的分子结构和抗原特异性的不同,分为五类:γ、α、μ、δ和ε。其对应的抗体分别为: IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。 • 轻链可分为两型:κ、λ型
可变区(V) 指重链和轻链近N端约110个序列变化很大的氨基酸。VH和VL各有3个区域的氨基酸组成和排列顺序特别易变化,这些区域称为高变区(HVR))。三个高变区共同组成Ig的抗原结合部位,该部位也称为互补决定区(CDR1、 CDR2、CDR3 )。其余的氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域,称骨架区(框架区) : FR1、FR2、FR3、FR4。
恒定区(C) 指重链和轻链上除V区外的氨基酸序列相对恒定的部位,分别称为CH和CL。 • 铰链区 位于CH1与CH2之间,含有丰富的脯氨酸和半胱氨酸,易伸展弯曲,且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。
Disulfide bond Carbohydrate CL VL CH2 CH3 CH1 Hinge Region VH Immunoglobulin Structure • Variable & Constant Regions • VL & CL • VH & CH • Hinge Region
二、免疫球蛋白的水解片段 • 木瓜蛋白酶水解IgG 得到两个相同的Fab段和一个Fc段。 • 胃蛋白酶裂解IgG 得到一个具有双价活性的F(ab’)2段和若干个小分子多肽碎片(pFc’)
Papain Fc Fab Immunoglobulin Fragments: Structure/Function Relationships • Fab • Ag binding • Valence = 1 • Specificty determined by VH and VL • Fc • Effector functions
Pepsin Fc Peptides F(ab’)2 Immunoglobulin Fragments: Structure/Function Relationships • Fab • Ag binding • Fc • Effector functions • F(ab’)2
第二节 免疫球蛋白的功能 • V区的功能: 识别和特异性的结合抗原。 Ig单体可结合两个抗原表位,发挥免疫效应 。 B细胞膜表面的IgM和IgD是B细胞识别抗原的受体。
Ag Binding Complement Binding Site Binding to Fc Receptors Placental Transfer Immunoglobulin Fragments: Structure/Function Relationships
C区的功能: ☆激活补体 ☆结合细胞表面的Fc受体 调理作用、ADCC作用、 介导I型超敏反应 ☆穿过胎盘和黏膜
第三节 免疫球蛋白的类别 一、IgG • IgG于出生后3个月开始合成 • IgG多为单体,半衰期约为23天,占血清免疫球蛋白总量的75%~80% • IgG1、IgG2和IgG3的CH2能通过经典途径激活补体
IgG是唯一能通过胎盘的抗体 • 通过Fc段与吞噬细胞表面FcR结合,发挥调理作用;与K细胞结合,发挥ADCC作用;与葡萄球菌A蛋白结合。 • 具有抗菌、抗毒和抗病毒作用 • 参与II、III型超敏反应
IgG1, IgG2 and IgG4 IgG3 IgG • Structure • Monomer (7S)
二、IgA • 分为血清型和分泌型两种,血清型IgA主要由肠系膜淋巴组织中的浆细胞产生。而分泌型IgA(SIgA)是由呼吸道、消化道、泌尿生殖道等处的固有层中浆细胞产生。 • 主要存在于初乳、唾液、泪液,以及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中。 • 分泌型IgA的合成和主要作用部位在黏膜
Secretory Piece J Chain IgA • Structure • Serum - monomer • Secretions (sIgA) • Dimer (11S) • J chain • Secretory component
Y Y Y Y Y Y Origin of Secretory Component of sIgA
三、IgM • 为五聚体,是分子量最大的Ig,称巨球蛋白。 • IgM激活补体能力比IgG强 • 天然血型抗体是IgM • IgM是个体发育过程最早能产生的抗体,胚胎晚期已能合成,新生儿脐带血中若IgM水平升高,表示该儿曾有宫内感染
IgM是抗原刺激后出现最早的抗体,故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。IgM是抗原刺激后出现最早的抗体,故检测IgM水平可用于传染病的早期诊断。 • IgM是B细胞抗原受体的主要成分 • 也可参与II、III型超敏反应
J Chain C4 IgM • Structure • Pentamer (19S) • Extra domain (CH4) • J chain
四、IgD • IgD是B细胞的重要表面标志 • B细胞的分化过程中首先出现SmIgM,后来出现SmIgD,标志着B细胞成熟了。
Tail Piece IgD • Structure • Monomer • Tail piece
五、IgE • 又称亲细胞抗体 • CH2和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fcε受体结合,引起I型超敏反应
C4 • IgE • Structure • Monomer • Extra domain (CH4)
第四节 免疫球蛋白基因Immunoglobulin Gene 一、免疫球蛋白的基因结构 • 重链基因 • 轻链基因
Heavy chain genes; Vn=1000, Dn=15 D1 D2 Dn V1 V2 Vn J1 J2 J3 J4 J5 D3 L L L P P P E C C C3 C 1 C 2 C 4 C C1 C2 CH1 CH2 CH3 CH4 H Introns separate exons coding for H chain domains Heavy Chain Gene FamilyGerm line gene organization
Vn V 2 V 1 V2 V n V1 L L L L L L J1 J2 J3 J4 C2 C1 C4 C3 P P P P P P E E E E Lambda light chain genes; n=30 J1 J2 J4 J3 J5 C E Kappa light chain genes; n=300 Light Chain Gene FamiliesGerm line gene organization
二、免疫球蛋白基因的重排和表达 • 重链基因重排与表达 • 轻链基因重排与表达
V1 V2 Vn L L L P P P Dn J1 J2 J3 J4 J5 C C D1 D2 D3 DJ rearrangement E E E D2 J4 D1 V1 V2 Vn J5 C C L L L DNA P P P E VDJ rearrangement V2 L V2 D2 J4 V1 J5 C C L L DNA P P Transcription D2 J4 J5 C C RNA Primary transcript Heavy Chain Gene FamilyGene rearrangement and expression