《医学免疫学教学资料》抗体-初明.ppt

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1、初明讲师北京大学医学部免疫学系教研室病理楼307室Tel：82801747E-mail：,免疫系统,Cal Jack Rose,免疫系统的“主角”,Cal Jack Antigen,免疫系统中的“女主角”,Love,抗原(antigen,Ag)，通常是指能与T细胞抗原受体（TCR）和B细胞抗原受体（BCR）特异性结合，诱导T/B淋巴细胞活化产生正免疫应答，即诱导抗体和/或效应T细胞产生，并能与之特异性结合，产生免疫效应或反应的物质。某些特定条件下，抗原也可诱导机体产生负免疫应答，即对抗原产生特异性免疫无应答状态，又称免疫耐受。,抗原,抗原的概念抗原的基本特性半抗原抗原决定基及分类共同抗原及交叉

2、反应抗原的理化特性抗原的种类超抗原佐剂,抗原,免疫系统中的“男主角”,Cal Antibody Antigen,抗体,1890年，von Behring 在德国Koch实验室从白喉毒素免疫的动物体内发现了第一种抗体：白喉抗毒素，从而挽救了成千上万的白喉患儿,死亡率从60%降到26%。1901年获第一届诺贝尔奖,抗体的发现,与抗体研究有关的诺贝尔奖,抗体（antibody，Ab）：B细胞接受抗原刺激后，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、发挥多种免疫功能的糖蛋白。抗体主要存在于血清等体液中，是介导体液免疫的重要效应分子。,抗体的基本概念,免疫球蛋白的发现,血清蛋白：白蛋白；球蛋白

3、（1、2、）大部分抗体在区带，所以抗体又称为球蛋白（丙种球蛋白）,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。有分泌型和膜型两种类型。,免疫球蛋白的基本概念,Ab=Ig,IgAb；Ab是功能描述，Ig是化学结构描述；,免疫球蛋白的基本结构(一),由两条相同的重链和两条相同的轻链通过二硫键连接而成的四肽链分子。重链与轻链*重链（heavy chain,H链）50-75KD，约450-550氨基酸*轻链（light chain,L链）25KD，约214个氨基酸,(一)免疫球蛋白的基本结构,类（class）：根据H链结构和抗原性的不同分为五大类 IgG

4、 IgM IgA IgD IgE 亚类：IgG1-G4；IgA1-A2；IgM1-M2（铰链区aa组成和二硫键位置、数目）型（type）：根据L链结构和抗原性的不同分为两个型：型和型 不同种属的动物与链的比例不同：人：2：1；小鼠：20：1亚型：型有亚型（恒定区个别aa差异）,（一）免疫球蛋白的类型,免疫球蛋白的基本结构(二),CL,CL,可变区（variable region,V区）：免疫球蛋白轻链和重链中靠近N端氨基酸序列变化较大的区域称为可变区，分别占重链的1/4或1/5和轻链的1/2。恒定区（constant region,C区）：免疫球蛋白靠近C端氨基酸序列相对稳定的区域称为恒定区,

5、分别占重链的3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。和轻链的1/2。同一种属中，同一类重链和同一类轻链C区氨基酸的组成或排列比较恒定。介导Ig多种生物学功能。,（二）可变区与恒定区,（三）结构域(domain),H链和L链通过链内二硫键，折叠成若干个球状结构的功能区，称结构域。,（三）结构域(domain),L链：VL、CLH链：VH、CH1、CH2、CH3(IgG/IgA/IgD)VH、CH1、CH2、CH3、CH4(IgM/IgE),结构域的作用：VH、VL：结合抗原 CH、CL：同种异型的遗传标志 CH1：结合C4b CH2：结合C1q CH2+CH3：结合细胞、通过胎盘,结

6、构域的主要作用,免疫球蛋白的基本结构(四),*超变区（hypervariable region,HVR）：在VL和VH中，某些局部区域的氨基酸组成更高变化程度，称为HVR。轻、重链各有3个HVR。*互补决定区（complementarity-determining region,CDR）：互补决定区乃抗体与抗原（表位）特异性结合的位置，此为CDR。骨架区（framework region,FR）：V区中非HVR部位的氨基酸组成和排列相对保守，此为FR。VH和VL各有4个FR。,（四）超变区和骨架区,高变区=互补决定区,免疫球蛋白的基本结构(五),铰链区,铰链区位于CH1和CH2之间，含丰富的脯

7、氨酸：（1）易伸展弯曲，有利于IgV区与抗原互补性结合；有利于暴露补体结合位点；（2）对蛋白酶敏感。,(五)铰链区,（1）免疫球蛋白的伸展性,木瓜蛋白酶,胃蛋白酶,（2）免疫球蛋白的水解片段,Fab(fragment antigen binding):抗原结合片段。由一条完整的轻链和部分重链（VH和CH1）组成。Fc(fragment crystallizable):可结晶片段。由两条重链的CH2和CH3功能区组成。,Fab片段和Fc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段和若干小分子多肽碎片pFc。,1、J链（join

8、ing chain)是一条多肽链，由浆细胞分泌，富含半胱氨酸。可连接Ig单体形成二聚体、五聚体等。分泌型IgA为二聚体；IgM为五聚体，各单体间由二硫键相连，并通过二硫键与J链相连。,（六）免疫球蛋白的其他成分,是分泌型IgA分子上一个辅助分子，由黏膜上皮细胞合成和分泌，结合于二聚体后，被分泌到黏膜表面。作用：保护铰链区免受酶解；介导分泌型IgA转运到黏膜表面。,2、分泌片（secretory piece,SC),免疫球蛋白的多样性,克隆选择学说（Clone selection theory）机体预先存在能够针对不同抗原的细胞克隆，抗原进入后选择特异反应的细胞克隆，刺激增殖分化，产生抗体。人类

9、基因组中有效基因的总数约3万-5万；B细胞克隆总数在1012以上。,克隆选择学说,Erhlich,Jerne,Burnet,免疫球蛋白的基因重排,抗体多样性（diversity）是指不同抗体的V区结构多种多样，能针对任何不同的抗原特异结合。,利根川进（Tonegawa）,发现抗体基因重排的日本科学家,1987年获诺贝尔奖,免疫球蛋白胚系基因及其定位,人类有三个Ig基因库，即H（14）、（2）、（22）。编码一条Ig多肽链的基因是由各个分隔开的DNA片段经剪接重排而形成。,Heavy,kappa,lambda,胚系V区基因由多个V片段、多个D和多个J片段组成。重（H）链V区基因由VH,DH,JH

10、基因群组成。轻（L）链V区基因由V,J基因群组成。,V区基因的多样性,1、编码Ig基因的多样性（1.5106）重链的基因重排轻链的基因重排,V区基因多样性的机制,重链的基因重排,轻链的基因重排,2、IgV区基因重排中,出现VDJ连接处的不准确连接和核苷酸插入的现象,进一步增加抗体的多样性。3、体细胞突变：B细胞V区基因突变进一步增加V区多样性。体细胞突变可增加抗体亲和力。三种机理共同作用，使机体中抗体的种类超过1012,V区基因多样性的机制,免疫球蛋白的功能,中和作用,调理吞噬作用,激活补体系统,抗体依赖细胞介导的细胞毒作用,穿过胎盘屏障和粘膜,IgG是唯一能通过胎盘的抗体；与母体滋养层上的F

11、cRn结合分泌型IgA参与粘膜局部免疫,各类Ig的特性和功能,单体；出生后3月合成；含量最高(70-75%)；可通过胎盘；激活补体经典途径；参与抗感染免疫；亲细胞性，调理作用；Fc段可与葡萄球菌蛋白A结合；可引起免疫复合物型超敏反应；,IgG,分子量最大；分泌型为五聚体形式，含CH4；个体发育中最早合成和分泌的抗体；抗原刺激最先产生的抗体；激活补体作用最强（IgG的500倍）；膜型为单体，表达于未成熟B细胞,IgM,单体和二聚体形式，存在于血清、粘膜、初乳，唾液、汗液、呼吸道、消化道等，主要参与粘膜抗感染免疫，起中和作用。,IgA,单体形式，铰链区较长，易水解，血清型含量极少，膜型是主要表达形

12、式，为B细胞成熟的标志，参与B淋巴细胞的发育和功能调节。,IgD,单体形式，含CH4（C4），体内含量最低。参与抗寄生虫免疫，发挥ADCC效应；参与速发型超敏反应。,IgE,抗体的制备,第一代：多克隆抗血清（1890年）多克隆抗体:由多克隆细胞产生的多种抗体的混合物第二代：细胞工程抗体（1975年）单克隆抗体:由一个B细胞克隆产生的、只作用于单一抗原表位的高度特异性抗体，称为单克隆抗体第三代：基因工程抗体（1994年）,抗体技术的发展经历了三个阶段：,抗体制备的发展,利用抗原免疫动物后从血清中获得的抗体，含有针对不同抗原决定簇的多种类型抗体。,Ag,多克隆抗体,Khler 和 Milstein

13、 1975年建立的技术，通过杂交瘤技术获得的针对单一抗原决定簇的高特异性抗体。,Khler(1946-1995),Milstein(1927-2002),单克隆抗体,单克隆抗体：由 B 淋巴细胞杂交瘤产生的、针对抗原分子表面一个决定簇的纯抗体。单克隆抗体的主要优点 高纯度、高特异性、高产量单克隆抗体的主要应用 免疫检测、诊断、治疗等,单克隆抗体的特点,是通过PCR技术获得抗体基因或抗体基因片段，与适当载体重组后引入不同表达系统所产生的抗体 通过基因重组改良抗体性能 通过噬菌体抗体库技术研制新的抗体 优点：人源化的抗体，均一性强可工业化生产 应用：疾病的临床诊断、预防和治疗及基础理论研究,基因工程抗体,免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的多样性免疫球蛋白的基因重排免疫球蛋白的功能各种免疫球蛋白的特点免疫球蛋白的制备,本章重点,The End,