抗体及基因重排-PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,抗体及基因重排,（,Antibody,Ab,）,遵义医学院 孙万邦,抗体（,antibody,，,Ab,）是,B,淋巴细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞，由浆细胞合成、分泌能与相应抗原特异性结合的免疫球蛋白,（,immunoglobulin,，,Ig,）。,抗体主要存在于血清中，也存在于各种体液中。,11.1 Ab,（,Ig,）的基本结构及多样性,Ig,分子的基本结构是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结构,称为,Ig,的单体。,一、重链和轻链,1.,重链（,heavy,chain,，,H,链）,Ig,的重链由,450550,个氨基酸残基组成，,分子量约为,5075kD,。,重链,根据重链免疫原性的不同，可将重链分为,、,、,、,和,五类（,class,），,与轻链结合为,IgM,、,IgG,、,IgA,、,IgD,和,IgE,。,某些又可亚类。,分为四个亚类（,1-4,），,分为,2,个亚类（,1-2,1-2,）。,2,轻链（,light chain,，,L,链）,Ig,的轻链约含,214,个氨基酸，约为重链的,1/2,，分子量约,25kD,。,轻链,轻链免疫原性的不同，分为,、,两型。,同一个体内可存在分别带有为,和,链的,Ig,分子，同一天然,Ig,分子中不可能同时有,和,链，两条轻链的型别必然相同。,二、可变区和恒定区,1.,可变区,Ig,近氨基端轻链的,1/2,和重链的,1/4,（,、,、,）或,1/5,（,、,）,.,可变区,氨基酸排列顺序在不同抗体分子间变化较大称为可变区（,variable region,，,V,区）。,2.,恒定区,Ig,分子近,C,端，轻链的,1/2,和重链的,3/4,（或,4/5,）区域中氨基酸的数量、种类、排列顺序及含糖量均较为恒定，称为恒定区（,constant region,，,C,区）。,重链和轻链的恒定区分别称为,CH,和,CL,。,Ig,的,C,区与抗体的生物学功能相关。,二、铰链区,铰链区,在,CH1,和,CH2,之间，即重链的链间二硫键连接处附近，有一个可转动的铰链区（,hinge region,）。,含较多的脯氨酸残基，富于柔性，可赋予较大的自由活动度。该区由于是一段较伸展的肽链，对蛋白酶敏感，易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解。,三、水解片段,在一定条件下，可通过蛋白酶将,Ig,消化成不同的片段，从而研究,Ig,的结构和功能，最常用的蛋白酶是木瓜蛋白酶和胃蛋白酶。,Figure 3-3,木瓜蛋白酶（,papain,）的水解部位位于,Ig,铰链区重链间二硫键近,N,端处，水解后可得到,2,个相同的抗原结合片段（,fragment of antigen binding,，,Fab,）和,1,个可结晶的片段（,fragment crystallizable,，,Fc,）。,Fab,段具有抗体活性的部分，可单价与抗原结合；,Fc,段不能与抗原结合，保留了,Ig,重链的免疫原性及其相应功能区的生物学活性。,Figure 3-3 part 1 of 2,胃蛋白酶水解片段,用胃蛋白酶（,pepsin,）可使,Ig,在重链间二硫键近,C,端处断开，获得,1,个仍由二硫键连接的,F,（,ab,）,2,片段和若干小分子多肽碎片,pFc,。,F,（,ab,）,2,是由两个,Fab,及铰链区组成，可同时结合两个抗原表位。,pFc,无生物活性。,白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精制的制剂，由于去除了重链的,Fc,段可减少超敏反应的发生。,Figure 3-3 part 2 of 2,四、,Ig,的其他结构,1,、,J,链,连接链（,joining chain,，,J,链）是由浆细胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可将单体,Ig,连接为多聚体并使之稳定。如连接分泌型,IgA,（,secretory IgA,，,SIgA,）成双体，连接,IgM,成为五聚体。,2.,分泌片,分泌片（,secretory piece,，,SP,）又称分泌成分（,secretory componnent,，,SC,），是由粘膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共价形式与,IgA,二聚体结合，使其成为分泌型,IgA,（,SIgA,）。其功能是保护,SIgA,免受外分泌液中蛋白水解酶的水解作用，并能介导,SIgA,转运，是其分泌至粘膜表面，发挥粘膜免疫作用。,五、高变区,（抗体分子立体结构）,重链和轻链,V,区（,VH,和,VL,）中各有,3,个区域的氨基酸组成和排列顺序变化最为明显，称为高变区或超变区（,hypervariable region,，,HVR,）。,六、功能区的功能,1.VH,、,VL,：是,Ig,分子特异性识别和结合抗原的部位。,由于超变区的氨基酸组成和排列随所结合的抗原特异性不同而不同，故其氨基酸的种类和排列顺序千变万化，可形成很多能与不同特异性抗原表位结合的抗体。,2.CL,和,CH1,：某些同种异型的遗传标记存在于该区。,3.IgG,的,CH2,和,IgM,的,CH3,：有补体,C1q,的结合位点,(CR1),，与补体经典途径的激活有关。,IgG,的,CH2,可通过胎盘。,补体结合点,4.CH3,或,CH4,：可与多种细胞表面的相应的,Fc,受体结合，产生不同的免疫效应,。,溶细胞、细菌，调理作用，,ADCC,作用，中和毒素，致超敏反应,11.2,五类,Ig,的特性和功能,一、,IgG,IgG,的功能和结构在五类,Ig,中研究得最为充分。人类,Ig,共有,4,个亚类，即,IgG,1,、,IgG,2,、,IgG,3,和,IgG,4,。,IgG,主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，是血清中含量最多（约占血清,Ig,总量的,75%,）、半衰期最长（约,23,天）的,Ig,；,机体在出生后,3,个月就开始产生,IgG,，,3,5,岁达到成人水平。,IgG,抗病毒和细菌感染，中和毒素的重要抗体，多数抗菌、抗病毒和抗毒素的抗体均为,IgG,类。,IgG,的,Fc,段可与多种细胞表面的,FcR,结合，发挥调理作用及,ADCC,效应。,IgG,的某些亚类有亲细胞性，与,I,型超敏反应发生有关；还可与葡萄球菌,A,蛋白（,staphlococcus,protein A,，,SPA,）结合。某些自身抗体，也多属,IgG,类。,IgG,是五类,Ig,中唯一可主动穿过胎盘的,Ig,，对防止新生儿感染有重要作用。,二、,IgM,IgM,为五聚体，在五类,Ig,中分子量最大，又称为巨球蛋白，,含量约血清,Ig,总量的,10%,。,胚胎晚期开始合成或是在抗原刺激诱导的体液免疫应答中最早产生的,Ig,。,IgM,也是初次免疫应答中的主要,Ig,，由于其不能通过胎盘，因此脐血中,IgM,异常增高提示胎儿有宫内感染；,病人血清特异性,IgM,水平增高，表明有近期感染，因此检测该指标有助感染性疾病的早期诊断。,由于,IgM,具有较多的补体结合位点，因此具有较,IgG,更强大的激活补体经典途径的能力，是抗感染、特别是抗早期感染的主要抗体，当人体缺乏,IgM,可能发生致死性败血症。,类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗体均为,IgM,类。,三、,IgA,IgA,有血清型和分泌型两型。血清型,IgA,主要为单体，有,IgA1,和,IgA2,两个亚型，凝聚的,IgA,可通过旁路途径激活补体，有一定的免疫作用。,分泌型,IgA,（,secretory,IgA,，,SIgA,）由,J,链连接的二聚体和分泌片组成。,IgA,在出生后,4,6,个月才开始产生，粘膜固有层的浆细胞合成和分泌二聚体,IgA,，在与粘膜上皮细胞合成的分泌片结合后，穿过粘膜上皮细胞，转运至局部腔道。,SIgA,广泛存在于唾液、泪液和与外界相通的呼吸道、消化道和泌尿生殖道的外分泌液中，以初乳中含量最高，新生儿可从初乳中获得,SIgA,。,SIgA,具有局部抗感染作用，阻止病原体粘附到细胞表面，或通过中和毒素的毒性作用而在粘膜局部发挥重要的抗感染作用，是防御粘膜表面微生物入侵的第一道防线。老年性支气管炎以及幼儿易患呼吸道或消化道感染，均可能与,SIgA,合成降低有关。,四、,IgE,IgE,是血清中含量最少的,Ig,，仅,0.3g/ml,左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的,I,型,IgE,Fc,受体（,FcRI,）结合，与,I,型超敏反应的发生有关。,IgE,在抗寄生虫感染免疫中有重要功能，在单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有,II,型,IgE,Fc,受体（,FcRII,，,CD23,），可介导依赖于,IgE,的抗寄生虫细胞毒效应。,五、,IgD,IgD,在循环中的量很低（在成人血清中为,0.3mg/ml,）；,易被蛋白酶水解，在血清中半衰期很短，约为,3,天。,目前对,IgD,的生物学功能尚不明确，可能与超敏反应或自身免疫病有关系。,11.3,抗体分子的,Fc,受体,11.4,Ig,分子超家族,IgSF,类似,IgV,或,C,去折叠机构，,氨基酸与,Ig,一定同源性的分子。,11.5,Ig,基因及其重排,一、基因结构,Ig,基因群：,V,D,J,C,IGH:IGHV,IGHD,IGHJ,IGHC,IGK/IGL:IGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,IGKC/IGLC,人,Ig,基因片段,基因,V,总,/,功能,D,总,/,功能,J,总,/,功能,C,总,/,功能,IGH,95/51,23/23,9/6,11/9,IGK,90/50,0,5/5,1/1,IGL,60/31,0,4/4,7/7,二、基因重排,VDJ,两端为重排信号序列（,7,核苷酸序列）,1223,原则：带,12-bp-RSS,只与,23bp-RSS,结合,基因片段两端,RSS,互相靠拢，,它们间,DNA,环被剪除，,D,，,J,连接,三、多样性产生机制,表,11-4,基因,V,功能,D,功能,J,功能,C,功能,VDJ,IGH,51,23,6,9,9180,IGK,50,0,5,1,250,IGL,31,0,4,7,124,四、类别转换,在,T,细胞（,CD40L,）和,IL4,诱导下，,B,细胞,IGH,二次重排,五、膜型,Ig,Ig,重链,C,区基因,3,端,2,个外显子（,M1,、,M2,），,带,M1/M2,指导膜,mIgM,，剪除,M1/M2,指导,Ig,。,幼稚,B,细胞的分化过程中，首先表达,SmIgM,，尔后表达,SmIgD,；,SmIgD,是,B,细胞的重要表面标志,.,B,细胞若仅表达,SmIgM,，在接受抗原刺激后易形成耐受性，若同时表达,SmIgM,和,SmIgD,，则受抗原刺激后可被激活。故,SmIgD,可作为,B,细胞分化发育成熟的标志，活化的,B,细胞或记忆,B,细胞的,SmIgD,逐渐消失。,重点、难点,1,、重点：,Ab,，,Ig,的概念，,Ig,的基本结,构，水解片段，五类,Ig,特性。,2,、熟悉：,Ig,功能区及功能。,3,、了解：基因重排。,4,、难点：基因重排。,Thank you!,