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CHAPTER 3 免疫球蛋白

CHAPTER 3 免疫球蛋白. 第一节 概念. 抗体（ Antibody, Ab) 是由 B 细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合，具有免疫功能的球蛋白。 免疫球蛋白（ Immunoglobulin, Ig) ： 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，亦称  球蛋白。 分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 膜型： B 细胞膜上的抗原受体 Ab=Ig,Ig≠Ab ； Ab 是功能描述， Ig 是化学结构描述；. 与抗体有关的诺贝尔奖获得者. Gerald Edelman 1929 --

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CHAPTER 3 免疫球蛋白

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  1. CHAPTER 3 免疫球蛋白

  2. 第一节 概念 • 抗体（Antibody, Ab) • 是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合，具有免疫功能的球蛋白。 • 免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig)： • 具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白，亦称球蛋白。 • 分泌型：存在于体液中，具有抗体的各种功能 • 膜型：B细胞膜上的抗原受体 • Ab=Ig,Ig≠Ab；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；

  3. 与抗体有关的诺贝尔奖获得者

  4. Gerald Edelman 1929 -- Nobel Prize in 1972 Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972

  5. Susumu Tonegama Nobel Prize 1987

  6. 第二节 免疫球蛋白的结构 一 免疫球蛋白的基本结构 IgG, IgD, IgE 为单体分子

  7. 抗原结合部位 N端 VH VH 可变区 VL CH1 VL CL Fab段 CL FC 段 铰链区 恒定区 补体结合 CH2 CH3 Fc受体结合 C端

  8. 1、重链和轻链 Ig的两条长链称为重链（Heavy chain, H链） 重链可分为μ、γ、α、δ、ε链 Ig的两条短链称为轻链（Light chain, L链） 可分为κ、λ型。每个Ig分子的两条轻链完全相同。 IgM IgG IgA IgD IgE

  9. 2、可变区和恒定区 （1) 可变区（variable region, V区) ） N端重链1/4和轻链1/2 组成，AA的种类、排列顺序与构型变化很大。 VL区存在3个超变区（hypervariable region, HVR1~3) VH有4个超变区 超变区共同组成Ig 的抗原识别部位，形成与抗原决定基 互补的表位。超变区也称互补决定区（complementarity- determining region, CD1~3)。 4个骨架区（framework region, FR1~4). AA替换频率较低 的的部分。 （2）恒定区：C端重链3/4和轻链1/2 组成，AA的种类、排列 顺序及构型相对稳定

  10. （二）免疫球蛋白的功能区 IgG, IgA, IgD: L chain: VL, CL H chain:VH, CH1, CH2, CH3 IgM, IgE: L chain: VL, CL H chain:VH, CH1, CH2, CH3, CH4

  11. 功能区的作用 VL, VH: 超变区，互补决定区（CDR): 与抗原特异 性结合部位 CL， CH1: 同种异型的遗传标记 CH2, CH3(IgM): 补体C1q结合点，激活补体 IgG CH2: 通过胎盘 IgG CH3:与单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、 NK细胞、B细胞表面的FcR结合。 IgE CH2和CH3：与肥大细胞和嗜碱性性粒细胞 表面的IgE Fc结合 铰链区：适于V区同抗原的结合。含大量脯氨酸，富有弹性和伸展性，能使Ab与不同距离的抗原决定簇结合，也利于暴露补体结合位点。

  12. 三、Ig的J链和分泌片 （一）连接链（J链） 由浆细胞合成的一种糖蛋白。 IgA和IgM含有J链 可稳定Ig多聚体的成份 （二）分泌片 是分泌型IgA(sIgA）的一个辅助成分，由 粘膜上皮细胞合成和分泌。 保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破坏 介导IgA二聚体的转运

  13. sIgA 分泌片 J 链

  14. IgM 抗 体 结 构 分 泌 型 IgM 膜 型 IgM IgM sIgM J 链 Iga Igb Iga Igb

  15. 四 Ig的酶解片断 • 1 木瓜蛋白酶 • 2个Fab 段－－结合抗原 • 1个Fc段 结合细胞 • 2 胃蛋白酶 • F(ab’)2段:双价抗体活性 • pFc’段： 无生物学活性

  16. F(ab´)2 Fab 抗 体 分 子 的 酶 切 片 段 木瓜蛋白酶 胃蛋白酶 Fc pFc

  17. 一 特异结合相应抗原 IgG：二价 IgM： 五价 sIgA： 四价 Ig与Ag的结合具有高度特异性，必需是超变区与抗原的空间构象完全吻合。 与抗原结合后，可介导体内的多种生理和病理效应（中和病毒、毒素，介导炎症反应），体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等 第三节免疫球蛋白的生物学活性

  18. 二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。二者的结合主要依靠静电引力、氢键、范德华力等，需要合适的温度、pH、离子强度以及完整的抗体，这种结合是可逆的。

  19. 二 激活补体 • 当IgG1-3和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露IgG的CH2和IgM的CH3功能域的补体结合位点，通过补体经典途径激活补体。

  20. 三、结合Fc受体 主要通过IgG/IgE的CH3/CH4功能域与位于不同细胞上的FcR/FcR结合，介导不同的生物学效应： 1)与单核巨噬细胞和中性粒细胞上的FcR结合 介导调理吞噬作用； 2)与肥大和嗜碱性粒细胞上的FcR结合介导I型超敏反应； 3)靶细胞上的抗原决定簇结合IgG的Fab段，而抗体的Fc段与NK细胞上的FcR结合，发挥抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（Ab dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）。

  21. 四、穿过胎盘 IgG所独有，是婴儿获得天然被动免疫的主要原因，主要借助胎盘滋养层细胞表面的FcR进行的。 五、免疫调节 高浓度的抗体通过封闭抗原、低浓度IgG抗体与相应的抗原结合，以及高浓度抗独特型抗体都能对免疫应答产生负调节作用。也可通过独特型与抗独特型网络参与机体的正、负免疫调节作用。

  22. 或其它大分子细菌代谢产物抗原 细菌 3. 激活补体介导杀伤 1. 抗原抗体复合物 肥大细胞脱颗粒 2. 结合细胞调理吞噬作用 4. 炎症反映

  23. 第四节 免疫球蛋白的血清型 • 将Ig作为抗原在异种、同种异体或自身体内进行免疫，均能诱导机体发生免疫应答，产生相应的抗体，这些抗体可用血清学方法进行检测，因此称为Ig的血清型

  24. 一、同种型（isotype) • 是指同一种属所有正常个体Ig分子共同具有的抗原特异性标志。同种型决定簇主要存在于Ig恒定区内。 • 分类 根据CH上同种型决定簇的不同，将Ig分为 • IgG、IgM、IgA、IgD、IgE 五类 • 亚类：IgG: G1、 G2、 G3、 G4 IgA: A1、 A2 IgM: IgM1和IgM2 分型 根据CL上同种型决定簇的不同：和型 • 亚型 1、2、3、4

  25. IgG分 子 的 四 种 亚 类 IgG1 IgG2 IgG3 IgG4

  26. 二、 同种异型（Allotype) • 同一种属不同个体所产生的同一类型Ig的遗传标记不同，而表现的抗原性差异。 • IgG 链的同种异型标志是Gm因子，已发现Gm1-Gm30. IgA 链的同种异型标志是Am因子，有A2M1和A2M2两种。 链的同种异型标志称为km因子，有km1、km2、km3、

  27. 三、 独特型（idiotype) • 免疫球蛋白V区所具有的抗原特异性标志 • 独特型抗原决定簇、Ig的超变区和抗原结合部位立足于同一物质结构。是同一物质在不同情况下的不同名字 • 独特型抗原决定簇可刺激机体产生抗独特型抗体（抗抗体），参与免疫调节

  28. 第五节 各类免疫球蛋白的特性及功能 • 一、IgG • 1 单体形式存在于血清和其它体液中，结构式位22或22 • 2 血清中含量最高，占血清Ig总量的3/4，半衰期最长 • 3 结合补体，激活补体的传统途径 • 4 穿过胎盘 介导新生儿抗感染免疫 • 5 结合巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞，参与调理吞噬和ADCC效应 • 6 与葡萄球菌A蛋白（SPA）结合，可以纯化抗体，也可以用于免疫诊断 • 7 抗感染的主要抗体。抗菌抗体、抗病毒抗体、抗毒素抗体

  29. 二 IgM • 特点： • 1 五聚体形式存在于血液中，结构式为（22）5－J • 或（ 22）5－J • 2 分子量最大，不能穿过血管壁和胎盘 • 3 个体发育中合成最早的Ig， 脐带血中IgM增多，提示可能存在宫内感染 • 4 机体感染后最早出现的Ig是 IgM, 半衰期短。 • 5 天然的血型抗体、类风湿因子是IgM。 • 6 B细胞表面的抗原受体为IgM单体 • 7 结合和激活补体的能力最强 • 8 调理吞噬和凝集作用比IgG强

  30. 三 IgA • 特点 • 1 分为两种类型： 血清型IgA：单体存在于血清中 • 分泌型IgA（SIgA): 含J链和分泌片的二聚体组成，存在于 • 胃肠道和支气管分泌液、初乳、唾液和泪液中。 • 结构式为：（22）－J－SP或（22）－J－SP • 2 SIgA是参与粘膜局部免疫的主要抗体 • 3 中和毒素、调理吞噬

  31. 四、 IgE • 特点： • 1 种系进化中最晚出现的Ig，也是血清中含量最 • 低的Ig • 2 单体形式存在，结构式为：22或22 • 3 结合肥大细胞和嗜碱性性粒细胞，参与I型超敏 • 反应的发生 • 4 结合嗜酸性粒细胞，有效杀伤寄生虫

  32. 五 IgD 特点： • 单体形式存在血清中，含量低，仅占血清总Ig的1%； • 2 分子结构类似于IgG，但不能通过胎盘，也不能激活补体； • 结构式为22或22 4 表达在B细胞膜上的smIgD是成熟B细胞的重要标志，参与B细胞的活化、增殖和分化； 5 血清中的IgD功能不清

  33. 第六节 单克隆抗体和多克隆抗体 • 多克隆抗体 • 用抗原免疫动物后获得的免疫血清（抗血清） • 由不同克隆的B细胞针对不同抗原决定簇 • 所产生。

  34. 二、 单克隆抗体 • 概念： • 一个B细胞针对一个抗原决定簇所产生的一种特异性抗体，称为单克隆抗体 • 特点： • 高特异性、高均一性 • 应用： 广泛

  35. 单克隆杂交瘤的制备 Georeges Kohler 1946-- Cesar Milste Nobel Prize in 1984

  36. 三、单克隆和多克隆抗体的比较和用途 PcAb McAb 1、用于免疫学检测，辅助临床诊断 特异性 低 高 敏感性 差 强 2、McAb用于亲和层析，分离微量可溶性抗原 均一性 无 有 3、标记的McAb用于基础研究，了解细胞分化等 4、制备生物导弹用于肿瘤、移植等的临床治疗。

  37. 第七节 Ig的异常 • 一 多克隆高Ig血症 • 常见于自身免疫病 • 二 低（无）免疫球蛋白血症 • 先天性Bruton丙种球蛋白缺乏症 • 继发性Ig缺乏症

  38. 三 单克隆Ig血症 • 1 多发性骨髓瘤 • 一种浆细胞恶性增生性疾病 • 表现为某一类型的Ig异常增多，IgG最多 • Bence-Jones蛋白（本周蛋白）：尿中检测的一种凝溶蛋白， 是Ig游离的轻链 • 2 巨球蛋白血症 • 产生IgM的浆细胞恶性增生所致

  39. 第八节 免疫球蛋白的基因及其表达 B细胞中有H、和 链3个编码Ig基因的连锁群，每个基因库中又有许多彼此连锁的(V、C）基因，以及若干连接（J）基因和多样性（D）基因，这些基因经过重排后进行表达，不同的基因重排和表达，决定了Ig的多样性和能针对多种进行反应的特异性。

  40. 小鼠轻链基因库的组成 小鼠轻链基因库的组成 小鼠重链基因库的组成

  41. 轻链基因的重排、RNA处理 和蛋白质表达的过程

  42. 重链基因的重排、 RNA处理和蛋白 质表达的过程

  43. 思考题 • 1抗体和免疫球蛋白的概念 • 2 图示免疫球蛋白的基本结构、功能区以及功能 • 3 简述免疫球蛋白的生物学活性 • 4 免疫球蛋白的血清型有那些？ • 5 试述各类免疫球蛋白的特性和功能 • 6 什么是单克隆抗体和多克隆抗体？

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