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第 6 章 抗体 antibody,Ab

第 6 章 抗体 antibody,Ab. 抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁； 两者既是好朋友，又是一对冤家。. 内 容. 一、基本概念 二、免疫球蛋白的分子结构 三、抗体的生物学活性 四、五类免疫球蛋白的特点与功能 五、免疫球蛋白的抗原性 六、免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性 的机制 七、抗体的制备. 一、基本概念. 1. 抗体（ Antibody ， Ab ） 指 B 淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖、分化成为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。 存在形式：

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第 6 章 抗体 antibody,Ab

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Presentation Transcript

  1. 第6章 抗体antibody,Ab 抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁； 两者既是好朋友，又是一对冤家。

  2. 内 容 • 一、基本概念 • 二、免疫球蛋白的分子结构 • 三、抗体的生物学活性 • 四、五类免疫球蛋白的特点与功能 • 五、免疫球蛋白的抗原性 • 六、免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性 • 的机制 • 七、抗体的制备

  3. 一、基本概念 1. 抗体（Antibody，Ab） 指B淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖、分化成为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。 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。

  4. 2. 免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig） 指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 包括： 具有免疫活性的正常抗体，没有抗体活性的异常免疫球蛋白。 • 抗体一定是免疫球蛋白； 免疫球蛋白不一定都是抗体。

  5. 4. 体液免疫 抗体是机体免疫应答的重要产物，且主要存在于血清及其它体液、外分泌液中，所以将抗体介导的免疫称为体液免疫。

  6. 二、免疫球蛋白的分子结构 （一）免疫球蛋白的基本结构： 由四条多肽链组成，呈“Y”或“T”型 1.组成： • 2条长链，又称重链（Heavy chain，H链）： 含450-550aa，分子量为55-75KD。 • 2条短链，又称轻链（Light chain，L链）： 含214aa，分子量为25KD。

  7. 2.分类、分型： （1）根据重链氨基酸组成、序列及结构的差异，将Ig 分为五类： IgM (µ) 、IgG(γ)、IgA(α)、IgD(δ)、 IgE(ε) • 亚类：IgG：IgG1, IgG2, IgG3, IgG4 IgA：IgA1, IgA2 IgM: IgM1, IgM2 （2）分两型： 根据轻链氨基酸组成、序列及结构的差异，可将轻 链分为两型：κ和λ型 • 每一Ig单体分子两条重链必须同类，两条轻链必须 • 同型。

  8. 3.分区： 根据H、L链氨基酸组成及序列变化大小， 可分为： （1）可变区（variable region，V区）： 近氨基端（N端）L链的1/2（VL）和H链 的1/4或1/5（VH）

  9. 表位

  10. I 超变区（HVR） 在V区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。 HVR1,HVR2,HVR3; • II 决定簇互补区：complementarity—determining region，CDR(CDR1，CDR2，CDR3） VL、VH的超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的空间构型，供抗原决定簇互补结合， 故将超变区又称为互补决定区。 • III 独特型决定簇（idiotype determinants，Id) Ig超变区结构是该Ig分子所独特具有的遗传标记结构，故又称为独特型决定簇。

  11. 事实上: • IgV区的超变区、Ig与抗原结合的CDR区及Ig的独特型决定簇指的是Ig分子V区中的同一结构部分，所不同的是分别从其结构特点、功能及该区抗原性三个不同角度来表示的。

  12. 骨架区： Ig超变区之外的部位，其氨基酸序列、组成相对保守，称为骨架区。 • 作用： 稳定CDR结构，以利IgCDR与抗原决定簇精细特异地结合。

  13. （2）恒定区（constant region，C区） 近羧基端（C端）L链的1/2（CL） 和H链的3/4或4/5（CH）

  14. （二）Ig的其它结构： J链（Joining chain） 由浆细胞合成的酸性糖蛋白。 作用:在Ig羧基端连接Ig单体成为双体（SIgA）或五聚体（IgM）—— 稳定多聚体结构、参与体内运转。

  15. 1.连接链（joining chain，J链）

  16. 分泌片（secretory piece，SP） 由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。 • 作用：保护SIgA抵抗外分泌液蛋白酶的降解。 利于SIgA分泌到粘膜表面。

  17. （三）Ig的功能区及功能： • 1.定义：Ig的H链、L链每隔110个氨基酸由链内二硫键 • 连结成一个能行使特定功能的球形结构，称为Ig的 • 功能区（domain)。 • 2.功能分区： • L链：VL、CL • H链：VH、CH1、CH2、CH3（CH4） • 铰链区：位于CH1、CH2之间， 富含大量脯氨酸和二硫键， 不易形成α螺旋； 对蛋白酶敏感。

  18. 3.各功能区的作用： 1）VL、VH：与抗原特异结合的部位 2）CL、CH1（allotype)：Ig同种异型的的遗传标记 3）IgG CH2/IgM CH3：补体结合位点所在,激活补体; IgG:传递作用——母体的IgG，借助CH2区通过胎盘 主动传递给胎儿——选择性通过胎盘。 sIgA:转运作用——分泌型IgA，粘膜下浆细胞合成 的Ab，转运至粘膜表面—乳腺中的sIgA 。 4）CH3/CH4：具有与多种细胞结合的功能。不同的Ig结合不同的细胞，产生不同的免疫效应。 opsonization，ADCC， I型超敏反， 与SPA结合 （5）CH1/CH2:铰链区发生构型变化（变构）。 利于结合抗原； 利于激活补激活补体。

  19. （5）铰链区： • 利于抗体分子超变区与抗原决定簇吻合—结合抗原。 • Ag和Ab结合后，铰链区发生构型变化，使存在于CH2区补体结合位点暴露，使补体得以结合—激活补体。

  20. (四）Ig的水解片段： 1.木瓜蛋白酶（papain） 酶解部位：重链间二硫键近氨基端 形成片段：两个相同的单价抗原结合片段（Fab）; 一个可结晶片段（Fc） 功能： Fab：与抗原特异结合，单价结合，肉眼不可见（凝集、沉淀反应） Fc：保留重链的抗原性及相应功能区的生物活性

  21. 2.胃蛋白酶（pepsin） 酶解部位：重链间二硫键近羧基端 形成片段：双价的抗原结合片段： F(ab’)2、pFc’ 功能： F(ab’)2：与抗原特异结合，呈双价结合的。 pFc’：无任何生物活性的小分子多肽碎片。

  22. 3.Ig水解片段研究意义 • 阐明Ig的结构及生物活性； • 应用治疗：经酶降解的Ig，经浓缩制备，提高疗效，可减少超敏反应的发生。

  23. 三、抗体的生物学活性 1．特异性结合抗原（Fab;VL/VH;HVR;CDR) 2．激活补体：IgG、IgM 3．与组织细胞结合 • 调理吞噬作用：IgG、IgM • ADCC作用：IgG、IgA、IgE • I型超敏反应：IgE 4．与葡萄球菌A蛋白结合：IgG 5．选择性传递：IgG（胎盘）， SIgA（粘膜） 6．具有抗原性：分类鉴定，分离纯化， 免疫诊断，自身免疫。

  24. 四、五类免疫球蛋白的特点与功能 1．IgG（单体） 1）分4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3、IgG4 （激活补体能力：IgG3,IgG1,IgG2) 2）血清含量最高（75%），分子量最小 3）半衰期长(21天左右),出生后3月开始合成 4）唯一通过胎盘的Ig（IgG4不通过胎盘） 5) 其Fc段与SPA(葡萄球菌蛋白A)结合 6）抗感染抗体（抗菌、抗病毒、中和毒素;ADCC) 参与自身免疫、超敏反应。 IgG是再次免疫的主要抗体。

  25. 2．IgM（五聚体或单体） • 五聚体IgM： 1）分子量最大(存在于血流中，抗败血症), 血清含量占5%-10%。 2）合成最早(半衰期短，5d)，用于早期诊断、产前诊断 3）在早期感染中具重要的免疫防御作用— 具有强大的调理、激活补体及杀菌作用 4）血型抗体主要为IgM,也有少量分泌型IgM。 5）参与自身免疫、超敏反应 • 单体IgM： 为mIgM，是B细胞的重要表面标志，是最早出现的BCR。

  26. 3.IgA： 1）血清型IgA：单体，存在于血清中，免疫作用弱。 2）分泌型IgA：双体、三体及多体 • 存在于乳汁、唾液及外分泌液中 • 局部免疫防御（第一道防线）： 激活补体（替代途径） 免疫调理作用、ADCC IgA的跨细胞膜转运: • 带有J链的IgA多聚体，与粘膜上皮细胞表达poly-Ig 受体（pLgR)结合；被细胞吞噬，在转运小体里再被转运到粘膜表面。

  27. 4．IgD： （1）血清含量低（1%） （2）B细胞分化受体（3）防止免疫耐受（成熟B细胞表达mIgM和IgD；Ba与Bm细胞无mIgD) 5．IgE： （1）正常时含量极低（0.002%） （2）两类Fc受体： 高亲和力受体(FcεRIⅠ):与I型超敏反应有关 低亲和力受体(FcεRⅡ):与ADCC有关

  28. 五、免疫球蛋白的抗原性 1.同种型：指同一物种内所有个体共有的Ig的抗原特异性结构。同种型抗原决定簇存在于Ig的CH、CL区。 2.同种异型：指同一物种内不同个体间的Ig在抗原性上的差异。同种异型抗原决定簇存在于Ig的CH1、CL区的特定部位。 3.独特型：同一个体内不同B细胞克隆产生的Ig V区的抗原特异性各不相同，其超变区各自具备的独特抗原决定簇结构，称为抗体的独特型。 独特型决定簇存在于Ig的超变区。

  29. 六、Ig的基因结构与Ab多样性的机制 • （一）免疫球蛋白的基因库 • 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 1.Ig重链VDJ基因重排及C基因类别转换 V区： V、D、J基因编码 V基因：CDR1、CDR2 D基因及V-D：大部分CDR3 D-J基因：CDR3其余部分及骨架区 C区：C基因编码 存在类别转换

  30. 2.Ig轻链基因结构与VJ重排 （1）Ig κ型轻链基因：V、J、C κ V基因： CDR1、CDR2 V-J基因：CDR3 C基因： C区 （2）Igλ型轻链基因：V、J、C λ V基因：CDR1、CDR2 V-J： CDR3 C基因：C区

  31. Human antibody genes

  32. (三)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)

  33. （四）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

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