1、主要内容主要内容l概述l免疫球蛋白的结构l免疫球蛋白分子的免疫原性l抗体的生物学功能l五类免疫球蛋白的生物学特性l抗体技术1937年，Elvin Kabat在对血清蛋白进行电泳时首次鉴定出抗体，并发现Ab活性大部分存在于区，故抗体也曾称为球蛋白或丙种球蛋白。Elvin Kabat（father of modern quantitative immunochemistry）Identification of antibody molecules in serum by their electrophoretic mobilityJ.Exp.Med.1937.66:229-250.基本概念基本概念
2、抗体（抗体（Antibody，Ab）l是介导体液免疫的重要分子，是B淋巴细胞在有效的抗原刺激下增殖分化成浆细胞所产生的具有与相应抗原发生特异性结合的糖蛋白。l抗体主要存在血清中，也存在于如呼吸道粘膜液、小肠粘膜液、唾液以及乳汁等其它体液中。基本概念基本概念免疫球蛋白（免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）l具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。类型：类型：l膜型（membrane immunoglobulin，mIg）主要是主要是B细胞表面的抗原受体细胞表面的抗原受体BCRl分泌型（secreted immunoglobulin，sIg）主要存在于血清组织液中，发挥抗体功能主要存
3、在于血清组织液中，发挥抗体功能l免疫球蛋白（Ig）包括正常的抗体球蛋白和尚未证实抗体活性但结构与抗体相似的球蛋白。比如：骨髓瘤患者血液中的骨髓瘤蛋白 尿液中的本周蛋白l关系：抗体（Ab）功能性概念 免疫球蛋白（Ig）结构性概念 l所有的Ab都是Ig，但不是所有的Ig 都具有Ab活性。第二节第二节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构1972 Nobel Prize in Medicine or Physiology:Chemical Structure of AntibodiesGerald Edelmandetermined the amino acid sequences of the two
4、 polypeptides comprising a human myeloma protein(IgG)Rodney Porterproteolytically cleaved polyclonal rabbit antibodies into functional fragmentsIg的结构的结构(IgG 为例为例)l重链与轻链重链与轻链l可变区和恒定区可变区和恒定区l铰链区铰链区l功能区功能区l其它成分其它成分l水解片段水解片段一、基本结构一、基本结构 Ig由两条结构相同的重链（heavy chain）和两条结构相同的轻链（light chain）通过二硫键连接而成的四肽链分子。每条重
5、链和轻链分为氨基端和羧基端。1.重链与轻链重链与轻链heavy chain&light chain2.可变区和恒定区：可变区和恒定区：1）可变区（variable region，V区）：位于Ig分子N端，占轻链1/2和重链1/4或1/5；不同Ig的V区氨基酸组成和排列有较大差异，并决定着抗体与抗原反应的特异性。2）恒定区（constant region,C区)：位于Ig分子的C端，占轻链1/2和重链3/4（IgA、IgD）或4/5（IgM、IgE）。在同一种属中，同一类Ig的C区氨基酸的组成或排列比较恒定。可变区可变区l高变区（hypervariable region,HVR）：VL和VH中各
6、有3 个区域的氨基酸组成和排列顺序特别容易变化，即HVR。l互补决定区（complementarity-determining region,CDR）：VL和VH的三个高变区乃Ab与Ag（表位）特异性结合的位置，决定Ab特异性。l骨架区（framework region,FR）：可变区中的非HVR部分，氨基酸组成与排列变化相对较少，有助于是可变区的空间构象形成较稳定的支架结构，夹持着CDR，称为骨架区。可变区的3个CDR分别被4个FR隔开。VH和VL的3个CDR共同组成Ig的抗原结合部位，负责识别及结合抗原，从而发挥特异性免疫效应。3.铰链区（铰链区（Hinge region）l位于CH1和C
7、H2之间，含丰富的脯氨酸，易伸展弯曲，有利于Ig V区与Ag互补性结合；抗原抗体结合时，使得位于CH2的补体结合位点被暴露，启动补体的经典激活途径。lIgM和IgE无铰链区。4.J 链链（jointing chain）J链是由浆细胞合成的一条多肽链，主要作用是在重链的羧基端将Ig单体连接成为二聚体或多聚体。5.分泌片（分泌片（sectetory piece,SP）分泌型IgA（sectetory IgA,sIgA）的结构成分，由黏膜上皮细胞合成，发挥黏膜免疫作用。二、免疫球蛋白的功能区二、免疫球蛋白的功能区Ig分子H链和L链大约每隔110个氨基酸即由由链内二硫键连接折叠成一个能行使特定功能的球
8、形单位，称为Ig的功能区或结构域（domains）。功能区功能区l轻链：VL、CLl重链：VH、CH1、CH2、CH3或CH4。功能区的作用功能区的作用lVH和VL：特异性识别和结合Ag的部位 lCH和CL：某些同种异型（allotype）的遗传标记 lIgG的CH2、IgM的CH3：补体C1q结合点，激活补体经典途径 lIgG的CH2：通过胎盘 lCH3/CH4：IgG的CH3与单核/巨噬细胞表面FcR结合，促进吞噬；IgE的CH2和CH3与肥大细胞及嗜碱性粒细胞的 FcR结合，引起I型超敏反应三、水解片段三、水解片段1.木瓜蛋白酶（木瓜蛋白酶（papain）l水解片段：2个抗原结合片段（F
9、ab）和1个可结晶片段（Fc）l水解部位：铰链区二硫键近N端处切断lFab段：具有完整的VL和VH功能区，可与抗原特异结合。lFc段：无抗体活性，可活化补体、通过胎盘和结合细胞。三、水解片段三、水解片段2.胃蛋白酶（胃蛋白酶（pepsin）l水解片段：1个双价活性F(ab)2片段和若干个pFc片段l水解部位：在链间二硫键近C端处切断lF(ab)2片段：包含两个Fab及铰链区，可同时结合两个抗原表位lpFc片段：可继续被水解为小分子多肽，无生物学活性Fabantigen-binding fragmentF(ab)2dimer of antigen-binding fragmentsFccryst
10、allizable fragment第三节第三节 免疫球蛋白分子的免疫原性免疫球蛋白分子的免疫原性抗体可变区的异质性抗体可变区的异质性抗原刺激机体后，其所含的每一种表位均可选择表达相应的BCR的B细胞，使其增殖、分化并产生针对该表位的特异性抗体。抗体恒定区的异质性抗体恒定区的异质性根据Ig恒定区免疫原性的不同，将Ig分为不同类、亚类、型、亚型。类和亚类：类和亚类：1：类（class）：根据Ig重链的不同，分为五大类 IgG IgM IgA IgD IgE2：亚类（subclass）:同一类Ig，根据其重链恒定区氨基酸组成的较小差异，以及二硫键位置、数目不同，又可分为亚类：IgG1、IgG2、I
11、gG3、IgG4、IgA1、IgA2、IgM1、IgM2。抗体恒定区的异质性抗体恒定区的异质性型和亚型：型和亚型：1：型（type）：同一种属所有个体内，根据Ig轻链恒定区结构与免疫原性差异，可分为、两型。正常人血清中型：型=2:1。2：亚型（subtype）:链恒定区个别氨基酸差异，可分为1,2,3,4四个亚型。免疫球蛋白的免疫原性免疫球蛋白的免疫原性/血清型血清型1.1.同种型同种型2.2.同种异型同种异型3.3.独特型独特型1.同种型（同种型（Isotype）指同一种属所有个体的同一类Ig分子共有的Ag特异性标志，主要位于Ig的C区（Fc段）。包括Ig的类和亚类、型和亚型。2.同种异型（
12、同种异型（Allotype）指同一种属不同个体的Ig分子所具有的不同的Ag特异性标志。主要指分布在Ig的CL和CH上一个或数个氨基酸的差别，故编码表达的Ig结构有细微差异，这种差异结构又称同种异型抗原决定簇。3.独特型（独特型（Idiotype，Id）同一个体内不同B细胞克隆产生的特异性IgV区上的Ag特异性，尤其是HVR的氨基酸组成、排列和构型决定了独特型的Ag特异性。Ig独特位作用于异种、同种异体和自体，可诱导产生相应抗独特型Ab，在免疫调节中发挥重要作用。抗独特型网络抗独特型网络/抗体的内影像抗体的内影像第四节第四节 免疫球蛋白的生物学活性免疫球蛋白的生物学活性V区的功能区的功能l主要功
13、能为识别并特异性结合Ag，由Ig的V区、特别是HVR（CDR）的氨基酸序列及空间构型所决定。lAb Ag 发挥免疫效应，主要是清除病原微生物，中和病毒及细菌外毒素，或导致免疫病理损伤。C区的功能区的功能l激活补体 l与细胞表面FcR结合l1）调理作用（opsonization)：指Ab促进Ag被吞噬细胞吞噬以及增强吞噬细胞吞噬和杀伤能力的作用 l即Ig抗体的Fc段可与吞噬细胞表面Ig的FcR结合 促进吞噬，并促进吞噬细胞的活化2）抗体依赖细胞介导的细胞毒作用（Ab-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)lIgG与靶细胞特异性结合后，其Fc段可与NK
14、细胞和巨噬细胞上的FcR受体结合，促使细胞毒颗粒的释放，导致靶细胞的溶解。3）介导型超敏反应lIgE的Fc段与肥大细胞、嗜碱性粒细胞表面的Fc受体结合后致敏，再次接触可发生交联，促使生物活性物质释放，诱发超敏反应。4）选择性传递l人类IgG能借助Fc段选择性的结合胎盘微血管内皮细胞，主动通过胎盘进入胎儿血循环。lsIgA可穿过粘膜进入消化道和呼吸道，是粘膜局部免疫的最主要因素。第五节第五节 五类免疫球蛋白的生物学特性五类免疫球蛋白的生物学特性IgG 特点特点l血清中含量最高（80%）l出生后3个月开始合成，3-5岁接近成人水平 l半衰期长（23周）l唯一能通过胎盘的Ig，发挥自然被动免疫功能l
15、活化补体经典途径 l根据链的不同，IgG可分为4个亚类：IgG1、IgG2、IgG3和IgG4。根据根据链的不同，链的不同，IgG可分为可分为4个亚类：个亚类：IgG1、IgG2、IgG3和和IgG4。功能功能 机体再次免疫应答的主要抗体，也是体内抗感染的主要抗体，具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理的作用 能穿越胎盘，在新生儿抗感染免疫中发挥作用（IgG1,3,4）通过Fc段与吞噬细胞、NK细胞表面FcR结合，发挥调理（IgG3IgG1IgG2）和ADCC作用 参与型、型超敏反应 五聚体，分子量最大，又称巨球蛋白，占血清Ig的5-10%具有较多抗原结合位点，结合抗原激活补体和免疫调理作用较I
16、gG强 个体发育中最先出现的Ig，胚胎晚期开始合成，不能通过胎盘（脐带血IgM增高提示宫内感染）Ag初次刺激机体时体内最先产生的Ig；检测到血清IgM升高说明有近期感染 人体天然的血型抗体是IgM，是引起血型不符输血反应的主要原因IgM五聚体IgM理论上有10个抗原结合位点，但是因为空间位阻的关系，往往只能同时结合5个或者更少的抗原IgAl分 为 单 体 的 血 清 型（占 血 清 I g 的1015%）和二聚体的分泌型（sIgA）lsIgA广泛存在于唾液、泪液、乳汁及呼吸道、消化道、泌尿生殖道的分泌液中和黏膜表面，是机体黏膜局部抗感染免疫的重要因素 l初乳中的sIgA浓度很高，可对婴幼儿早期
17、抗感染发挥自然被动免疫作用IgDl血清中含量很低，确切生物学作用尚不清楚 l铰链区长，易降解lmIgD可作为B细胞分化成熟标记，未成熟B细胞只表达mIgM，成熟B细胞同时表达mIgM和mIgD，活化的B细胞不表达mIgDIgEl血清中含量最低的Ig l主要由呼吸道和胃肠道黏膜固有层的浆细胞产生l对肥大细胞、嗜碱性粒细胞具有高度亲和力，参与I型超敏反应 第六节第六节 抗体技术抗体技术多克隆抗体（多克隆抗体（polyclonal antibody）l抗原分子通常具有多个抗原决定簇，动物免疫后可刺激多种具有相应抗原受体的B细胞发生免疫应答，因而可产生多种针对不同抗原决定簇的抗体。这些由不同B细胞克隆
18、产生的抗体称为多克隆抗体。l来源广泛，制备容易；特异性不高。单克隆抗体（单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb）l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、具有高度特异性的抗体。每种单克隆抗体遗传性状完全相同，具有高度均一性。l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 基因工程抗体基因工程抗体又称重组抗体：在充分认识Ig基因结构与功能的基础上，借助DNA重组技术和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig进行切割、拼接或修筛，重新组装成为新型Ab分子。它保留了天然Ab的特异性和主要生物学活性，去除或减少了无关结构，并可
19、赋予Ab分子以新的生物学活性。4种最基本的类型：即人-鼠嵌合Ab、改型Ab或人源化Ab、小分子Ab和Ab融合分子，以及由此衍生出的催化Ab、独特型-抗体独特型Ab、抗原化Ab、双特异性Ab、免疫毒素和噬菌体Ab等。抗体的临床应用抗体的临床应用 诊断诊断ELISA试剂盒检测细胞因子，体液中的分泌性蛋白分子。流式抗体分选细胞。Westernblot检测蛋白表达 成像成像荧光抗体用于共聚焦/荧光显微镜成像，免疫电镜。治疗治疗治疗性抗体用于肿瘤，自身免疫病等靶向治疗。小 结概念：概念：Ig，Ab，V区，区，C区，区，HVR，CDR，铰链区，铰链区，J链，分泌片，调理作用，链，分泌片，调理作用，ADCC，单克隆抗体，单克隆抗体，同种型，同种异型，同种型，同种异型，IdIg 的基本结构、功能区及功能的基本结构、功能区及功能Ig 的水解片段的水解片段五类五类Ig的生物学特性及功能的生物学特性及功能人工制备抗体人工制备抗体
