抗原与抗体是天生的一对.ppt
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：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。,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。,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。,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。,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()、IgG()、IgA()、IgD()、IgE()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：和型 每一Ig单体分子两条重链必须同类，两条轻链必须 同型。,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）,表位,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：complementaritydetermining 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。,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。,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。,（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）,（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。,1.连接链（joining chain，J链）,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。,（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，不易形成螺旋；对蛋白酶敏感。,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。,（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。,(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,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。,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。,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、IgM3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：IgE4与葡萄球菌A蛋白结合：IgG5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。,四、五类免疫球蛋白的特点与功能,1IgG（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。,2IgM（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。,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。,4IgD：（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)5IgE：（1）正常时含量极低（0.002%）（2）两类Fc受体：高亲和力受体(FcRI):与I型超敏反应有关 低亲和力受体(FcR):与ADCC有关,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。,六、Ig的基因结构与Ab多样性的机制,（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,（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.基因库（链基因连 锁群）第2号染色体3.基因库（链基因连 锁群）第22号染色体,2.Ig轻链基因结构与VJ重排（1）Ig 型轻链基因：V、J、C V基因：CDR1、CDR2 V-J基因：CDR3 C基因：C区（2）Ig型轻链基因：V、J、C V基因：CDR1、CDR2 V-J：CDR3 C基因：C区,Human antibody genes,(三)Ig的基因结构及其重排和表达,1.链:V(约100个)、J(5个)、C(1个)2.链:V(约30个)、J-C(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),（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,IgG,IFN-,IL-4,IgE,IL-5,IgA,(五)抗体多样性机制:1.Ig受多基因控制 2.V-D-J及V-J连接的多样性 3.体细胞的基因突变 4.H、L链的随机组合,七、抗体的制备,1.多克隆抗体(PcAb，polyclonal antibody)第一代抗体多数天然抗原具有多种抗原决定簇,注入机体后可刺激多个B细胞克隆发生免疫应答,产生多种相应抗体-这种由多个克隆细胞产生的多种抗体混合物,即为多克隆抗体.,一、多克隆抗体（polyclonal antibody），第一代抗体 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,七、抗体的制备,二、单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb），第二代抗体 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)。,3.基因工程抗体(GeAb):第三代抗体 由基因重组技术制备的抗体,称为基因工程抗体。嵌合抗体(chimeric Ab)人源抗体（humanized Ab)双特异性抗体（bispecific Ab)Fab/ScFV（single chain FV fragment)单域抗体（single chain Ab),抗体的结构与功能的关系，所展现出的生物学功能是其结构的完美表演者。,
