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第六章 抗体. 两个基本概念. 1. 抗体( antibody, Ab ) 机体免疫细胞被抗原激活后,由 B 细胞分化成熟的浆细胞合成、分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 2. 免疫球蛋白( immunoglobulin, Ig ) (1) 定义: 具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的 球蛋白。 (2) 存在形式: 膜型( membrane immunoglobulin, mIg ) — B 细胞膜上的抗原受体 ; 分泌型( secreted immunoglobulin, sIg )
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两个基本概念 1.抗体(antibody, Ab) 机体免疫细胞被抗原激活后,由B细胞分化成熟的浆细胞合成、分泌的一类能与相应抗原特异性结合的具有免疫功能的球蛋白。 2.免疫球蛋白(immunoglobulin, Ig) (1)定义:具有抗体活性或化学结构与抗体分子相似的 球蛋白。 (2)存在形式: 膜型(membrane immunoglobulin, mIg) —B细胞膜上的抗原受体; 分泌型(secreted immunoglobulin, sIg) —分泌进入体液,介导体液免疫应答。
第一节 免疫球蛋白的结构 一、基本结构 (一)重链(heavy chain,H)2条 轻链(light chain,L) 2条 (二)可变区(variable region, V区) 恒定区(constant region, C区) (三)超变区(hyper-variable region, HVR),又称 互补决定区(complementary determining region, CDR) 骨架区(framework region,FR) (四)铰链区(hinge region)
二、功能区(domain) 轻链:VL,CL 重链:VH,CH1,CH2,CH3(IgG、IgA和 IgD),CH4(IgM和IgE) 1.分类
2.主要功能 (1)VH和VL—抗原结合部位; (2)CH1~3和CL—Ig遗传标志所在; (3)CH2(IgG)、CH3(IgM) — C1q结合部位; (4)CH2~CH3(IgG)—结合并通过胎盘; (5)CH3(IgG) — FcγR结合部位; (6)CH4(IgE) — FcεR结合部位。
Ag Binding Complement Binding Site Binding to Fc Receptors Placental Transfer Immunoglobulin Fragments: Structure/Function Relationships
三、水解片段 1.木瓜蛋白酶(Papain) IgG Fab段(fragment of antigen-binding,抗原结合 片段) Fc段(fragment crystalizable,可结晶片段) 2.胃蛋白酶(Pepsin) IgG F( ab′)2 pFc ′ 3.意义:阐明Ig分子生物学作用; 构建基因工程抗体。
四、其它成分 1.连接链(joining chain,J链) 2.分泌片(secretory piece, SP)
第二节 免疫球蛋白的类型 一、同种型(isotype) 同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性,其抗原决定簇主要存在于Ig的C区。
1.类和亚类(根据H链的抗原性不同) IgG —γ(gamma) IgA —α(alpha) IgM —μ(mu) IgD —δ(delta) IgE —ε(epsilon) (1)类 IgG:IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA:IgA1, IgA2 IgM: IgM1, IgM2 (2)亚类
2.型和亚型(根据轻链C区抗原特异性不同分型) (1)型 κ(kappa)型 λ(lambda)型 (2)亚型(λ链): OZ(+) (或λ1) :第190位(亮氨酸) OZ(-) (或λ2) :第190位(精氨酸) Kern(+)(或λ3) :第154位(甘氨酸) Kern(-)(或λ4) :第154位(丝氨酸)
二、同种异型(allotype) 同一种属不同个体之间免疫球蛋白也具有的差异性,主要反映在分子的CH和CL上的一个或数个氨基酸的差异 (genetic markers —遗传标志)。 Gm因子:Gm1~30 Am因子:A2m1,A2m2 Km因子:Km1,Km2,Km3 三、独特型(idiotype) 在同一个体内,不同B细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子V区以及T、B细胞表面抗原受体V区所具有的抗原特异性不同。由免疫球蛋白的超变区特有的氨基酸序列和构型决定。
第三节 免疫球蛋白的基因结构及其表达 一、免疫球蛋白的基因库 1.H基因库(重链基因连锁群)第14号染色体 2.κ基因库(κ链基因连锁群)第2号染色体 3.λ基因库(λ链基因连锁群)第22号染色体
二、Ig的基因结构及其重排和表达 1.κ链 Vκ(约100个)、 Jκ(5个)、 Cκ(1个) 2.λ链 Vλ(约30个)、 Jλ-Cλ(4个) 3.H链 V基因(约95个) D基因(27个) J基因(6个) C基因(9个) V区
200 13 4 VH D J // // CH 75 4 2 2 Vk J // Vl Vl J J Cl Cl Cl Ck Mouse antibody genes
三、Ig的类别转换 1.定义 一个B细胞克隆在分化过程中V-D-J功能性基因片段保持不变,而发生C基因重排,使其表达的抗体分子发生H链类的改变,称为类别转换(class switching) 。 2.举例 B细胞克隆 IgM IFN-γ IgG IL-4 IgE IL-5 IgA
第四节 抗体的功能 一、 V区的功能 —识别并特异性结合抗原 单体(IgG, IgE) — 2价 二聚体(分泌型IgA) — 4价 五聚体(IgM) — 10价(5价) 中和效应 —中和毒素和病毒 与Ag结合 —促吞噬细胞吞噬 1.抗体的结合价 2.实际意义
二、 C区的功能 1.激活补体系统 Ab(IgM、IgG) + Ag C1q补体经典途径 IgG4、IgA和 IgE的凝聚物 补体旁路途径 2.介导免疫细胞活性 (1)调理作用(opsonization):IgG + 抗原(颗粒性) FcγR(单核、巨噬细胞及中性粒细胞) 促吞噬细胞吞噬; (2)ADCC:IgG + 抗原(靶细胞) Fc γR(NK细胞)杀伤靶细胞; (3)介导超敏反应:Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型超敏反应。 3.穿越胎盘和粘膜
第五节 各类免疫球蛋白的特性和功能 一、IgG 1.一般特性 (1)单体分子; (2)四个亚类; (3)血清中含量最高(75%Ig); (4)半衰期最长(21~23天); (5)3~5岁达成人水平(8.0~17 mg/ml); (6)可与SPA结合。
2.生物学活性 (1)通过胎盘(新生儿抗感染); (2)激活补体(裂解细胞); (3)调理作用(促进吞噬); (4)介导ADCC(细胞毒作用)。 3.实际意义 (1)抗感染; (2)自身抗体 自身免疫病; (3)介导变态反应(Ⅱ、Ⅲ型); (4)封闭抗体 肿瘤细胞逃逸; (5)亲合层析法 —IgG纯化; (6)免疫学检测。
二、IgM 1.五聚体,分子量最大(900 kd),又称巨球蛋白; 2.人类发育过程中最早合成的Ig; 3.体液免疫应答最先产生的 Ig—感染早期免疫; 4.占血清Ig含量的5~10%; 5.半衰期 5天 —血清中特异性IgM水平增高提示 有近期感染; 6.激活补体; 7.IgM不能通过胎盘 脐带血或新生儿血清中IgM 水平升高表明胎儿有宫内感染; 8.B细胞膜IgM(mIgM) 体液免疫应答; 9.自身抗体 自身免疫病
血清型: IgA1,单体; 分泌型:IgA2,二聚体, 粘膜局部浆细胞合成; 分泌片由粘膜上皮细胞合成; 三、IgA 1.两种类型 2.半衰期 6天; 3.占血清Ig含量的5~15%; 4.粘膜局部抗感染免疫; 5.聚合IgA激活补体替代途径。
Y Y Y Y Y Y Origin of Secretory Component of sIgA
四、IgD 1.单体分子 2.存在形式 分泌性 —血清中,功能不清; 膜结合性 —B细胞表面, 3.意义 (1)是B细胞成熟的重要标志; (2)抗原受体; 4.占血清Ig含量的1%; 5.半衰期 3天。
五、IgE 1.单体分子; 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%); 3.半衰期 3天; 4.呼吸道和胃肠道浆细胞产生; 5.介导Ⅰ型超敏反应; 6.过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异 性IgE水平增高。
第六节 单克隆抗体和基因工程抗体 一、多克隆抗体(polyclonal antibody) 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.实际意义 (1)预防、治疗感染性疾病 (2)临床诊断
二、单克隆抗体(monoclonal antibody, McAb) 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.特点 具有高度均一性。 3.杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞 —无限增殖; 免疫B细胞 —合成、分泌特异性抗体。 4.杂交瘤技术 HAT培养基:次黄嘌(H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧 啶核苷(T)。
5.实际意义 (1)抗原的纯化和结构分析 (2)细胞发生、分化及功能的阐明 (3)临床疾病的诊断和治疗
三、基因工程抗体(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) 改型抗体(reshaped humanized antibody) 小分子抗体 双特异性抗体(bispecific antibody)
要点 1.免疫球蛋白的基本机构及各个功能区的意义 2.免疫球蛋白的水解片断 3.五大类免疫球蛋白具有不同的理化特性和生物 学功能 4.同种型、同种异型和独特型