第04章免疫球蛋白.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,第二篇 免疫分子及抗原分子,第,4,章 免疫球蛋白*,（,Immunoglobulin，Ig）,1.,Ig,的结构,Background,几个概念,2.,Ig,的异质性,3.,Ig,的功能,4.各,类,Ig,的特性与功能,5.,人工制备抗体,掌握抗体和免疫球蛋白的概念;,掌握免疫球蛋白的结构（基本结构、恒定性、可变区、功能区、酶解片段）及其与功能的关系;,了解免疫球蛋白分子的血清型（,Ig,的同种型、同种异型及独特型）;,掌握五类免疫球蛋白的特性和功能特点，掌握免疫球蛋白的生物学活性;,了解单克隆抗体（概念、特点、制备及意义）,1.,Ig,的结构,Background,2.,Ig,的异质性,3.,Ig,的功能,4.各,类,Ig,的特性与功能,5.,人工,制备抗体,Emil von Behring,1901,antitoxins,Georeges Kohler and Cesar Milstein,1984,monoclonal antibody,Susumu Tonegama,1987,structure of Ig gene,Gerald Edelman and Rodney Porter,1972,structure of antibody,Paul Ehrlich,1908,production of antibody,Nobel Prize winners,+,-,白蛋白,Mobility,Amount of protein,Immune serum,Ag adsorbed serum,1,2,3,球蛋白,(,globulins),Tiselius,和,Kabat,1937,（,2,）于血清等体液中,属分泌型,(1),定义,:,B,细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的糖蛋白，主要存在于血清等体液中,可与抗原特异性结合，显示其免疫功能,是执行体液免疫的重要分子。,2.,抗体（,antibody,Ab),3.,免疫球蛋白,（,Immunoglobulin，Ig）,是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。,WHO,IIA(1968,1972),3.,Ab,与,Ig,的关系,(1),Ab,是,Ig,(2),Ig,不是,Ab,如,BCR,MHC,膜型,(membrane,Ig,mIg,),分泌型,(secreted,Ig,sIg,),Ab,是抗毒素类物质的生物学功能定义,Ig,则是其化学结构定义,抗体（,antibody,Ab),是,B,细胞识别抗原后增殖分化为桨细胞所产生的一种蛋白质，主要存在于血清等体液中，能与相应抗原特异性地结合，具有免疫功能,。,免疫球蛋白（,Immunoglobulin，Ig）,是指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白,4.,Ab,与,Ig,的分类,Ig,IgM,IgG,IgA,IgD,IgE,Ab,返回,1.免疫球蛋白的结构,一、免疫球蛋白的基本结构,(,一)重链和轻链,(,肽链组成,),(,二,),可变区和恒定区,(三)绞链区,(,四,),结构,域,(,功能区,),IgG,分子由两条,H,链和两条,L,链共价结合而成。,轻链包括,V,L,和,C,L,两个结构域，,重链含有1个,V,H,和3个,C,H,结构域。,V,H,和,V,L,共同组成抗原结合部位。,Ig,分子中线对称，具有两个相同的抗原结合部位。,(一),肽链:4条,2.轻链(,light chain),1.重链（,heavy chain）,1.重链和轻链,（,Heavy&light chains）,1),重链,（,Heavy chain:H,链）,大约500,a.a,糖基(+),类别,（,Class）:,H,链：,.,(,Ig)IgA,IgG,IgM IgD,IgE,2),轻链,（,light chain:L,链）,大约214,a.a,糖基(-),型别（,type）:,H,链,:50,-,KD,4,0-,AA,L,链,:25,KD,214AA,:1,（二）可变区和恒定区,1.可变区（,variable region）,重链：,VH,轻链,VL,2.恒定区（,constant region）,重链：,CH,轻链,CL,V,L,V,H,N,C,L,C,H1,C,H2,C,H3,C,1.,V,区,N-,末端:,1/2,L+1/4(1/5)H;,高变区,（,hypervarible region，HVR),(complimentarity determining region,CDR,):,形成,Ag,结合位点;,框架区,（,Framework region，FR):,维持高变区的空间构型。,Structure of the Variable Region,Hypervariable(HVR)or complimentarity determining regions(CDR),FR1,FR2,FR3,FR4,HVR1,HVR2,HVR3,Variability Index,25,75,50,100,Amino acid residue,150,100,50,0,Framework regions(FR),抗原,B,细胞表位,抗体,CDR,表位,Ag,图,11-9,CDR,分布,BCR/TCR/Ig,(三).铰链区（,Hinge region,）,V,H,C,H,1,C,H,2,C,H,3,C,H,4,V,L,C,L,Fab,Hinge region,Fc,COO,NH,3,+,特点：,1)极富弹性,2)富含脯氨酸,功能:,1)有利于,Ab,与,Ag,的结合,2)有利于,Ab,与补体的结合,铰链区,papain,Fc,2Fab,(,四,),免疫球蛋白的功能区,约由110个氨基酸组成，其氨基酸的序列具有相似形或同源性。,二级结构是反向平行的,片层,C,H1,C,L,V,L,V,H,C,H2,C,H3,补体,Fc R,表位,同种异型标志,功能区简表,结合,Fc,R(,肥大细胞，嗜碱性粒细胞),(,IgE)CH2+CH3,C1q,的结合位点,(,IgM)CH3,结合,Fc,R(MC,M,B,NK),(,IgG)CH3,C1q,的结合位点,(,IgG)CH2,同种异型的遗传标记,CH+CL,一个抗原结合位点,VH+VL,二.,Ig,的其他成分-,J,链和分泌片,1.,J,链（,joining chain）:,J,链是一条多肽链，富含半胱氨酸，由浆细胞合成。,连接单体以使,Ig,成聚合体。,J,SC,IgA dimer,2.分泌片,(1)化学本质:,多肽链(70,kD),(2)来源：上皮细胞,chain,（3）作用,：,a.,帮助,IgA,穿越黏膜,b.,保护,s IgA,抵抗蛋白酶的水解作用,三、免疫球蛋白的水解片段,Porter&Edelman(1959),马体内获得的破伤风抗毒素,异物性降低,减少超敏反应的发生,2.,Ig,的异质性,(heterogeneity),异质性,:,是指,Ig,在特异性及类型方面的差异性,.,异质性基础是,Ig,在结构和组成上的差异,-,抗原性,（一）类(,class),一、免疫球蛋白的类型,（二）亚类(,subclass),差异,(CH),类,亚类,类,亚类划分范围,:,一个物种内,Human Immunoglobulin Subclasses,IgG Subclasses,IgG1-Gamma 1(,1),heavy chains,IgG2-Gamma 2(,2),heavy chains,IgG3-Gamma 3(,3),heavy chains,IgG4-Gamma 4(,4),heavy chains,IgA subclasses,IgA1-Alpha 1(,1),heavy chains,IgA2-Alpha 2(,2),heavy chains,(,三,),型(,type),(,四,),亚型(,subtype),型,亚型,(CL),型,亚型划分范围,:,一个物种内,OZ(+):,亮氨酸,)190,位,OZ(-):,精氨酸,)190,位,表位丰富,抗原众多,二、免疫球蛋白的多样性,-,外源因素,特异性众多,Ig V,区变化多,氨基酸组成排列多,Ag,三、,免疫球蛋白的多样性-,内源因素：,免疫球蛋白的血清型,Ig,具有抗原性和免疫原性,同种型,同种异型,独特型,人,Igs,血清,(,Ag),兔抗人,Ig,血清,(,Ab),+,人,Igs,血清,(,Ag),五类,Igs(H),二型,Igs(L),V,C,抗,Ab,抗,Ab,抗,Ab,抗,Ab,指同一种属所有正常个体,Ig,分子所共有的抗原特异性标志，主要在,Ig,的,C,区中。,如，,H,链-五个大类和亚类,L,链分为两型，即,和,亚型,1、同种型(,isotype),同一种属中不同个体所产生的同一类型,Ig,由于重链或轻链恒定区内一个或数个氨基酸（即遗传标志）不同而表现的抗原性差异,2、同种异型（,allotype),3、独特型（,idiotype),（1）一个体,/,物种,/,不同物种中不同,B,细胞克隆所产生的,Ig,可变区所具有的抗原特异性标志，由,Ig,超变区特有的氨基酸序列和构型所决定,idiotype determinant,.,Ig,的功能,V,区的功能,C,区的功能,1.,V,区的功能：,(1),功能是识别和特异性的结合抗原，是,V,区特别是,HVR（CDR）,的空间构型所决定,Ig,单体可结合两个抗原表位，为双价,(,2),B,细胞膜表面的,IgM,和,IgD,是,B,细胞识别抗原的受体,毒素中和,(,Toxin Neutralization),Preventing Bacterial Adherence,阻止细菌粘附,细胞被病毒感染,抵抗病毒感染,封闭病毒的,Ab,Virus-blocking Antibodies,封闭病毒的,Ab,B Cell Antigen Receptor(BcR),Ig-,Ig-,Ig-,Ig-,B Cell,2.,C,区的功能：,(1)激活补体:,IgM，IgG1-3+Ag (2),结合细胞表面的,Fc,受体,调理作用、,ADCC,作用,介导型超敏反应,(3)穿过胎盘和黏膜,IgG,固定补体示意图,C1r,C1s,C1q,No activation,Activation,C1r,C1s,C1q,CH2,Ag,IgG,分子结合抗原前后的构象变化,Fab,段,Fc,段,C1q,结合位点被屏障,结合抗原之前,C,H1,C,H2,暴露的,C1q,结合位点,结合抗原之后,IgM CH3,区，,IgG CH2,区,C,H1,C,L,V,L,V,H,C,H2,C,H3,Fc R,Y,Y,Y,Y,NK,IgE,嗜酸性粒细胞,线虫,穿过胎盘,自然被动免疫,IgG,sIgA,穿过黏膜,sIgA,V,H,C,H,1,C,H,2,C,H,3,C,H,4,V,L,C,L,Fab,Fc,COO,NH,3,+,C,区:,1、固定补体,2.结合组织细胞,调理作用,介导,ADCC,介导,I,型超敏反应,3.穿越胎盘和黏膜,V,区:特异性结合抗原,中和作用（病毒、毒素）,凝集细菌,阻止黏附,7-2 抗体分子的生物学活性,IgG,IgM,IgA,IgE,IgD,第四节五类免疫球蛋白的特点和功能,IgG,1.,结构,J,结构,IgG,分 子 的 四 种 亚 型,IgG1,IgG4,IgG3,IgG2,g,1，,g,2，,g,3,和,g,4,等,IgG,链,分别参与组成,IgG1、IgG2、IgG3,和,IgG4,等分子。,IgG3,的铰链区最长，,IgG2,铰链区较短。,四种亚类的,IgG,分子在血清中的浓度不同，所发挥的生物学特性亦不相同。,IgG,四个亚类的特点,IgG1,IgG2,IgG3,IgG4,血清含量(占,IgG,的百分比）70 20 6 4,血清半衰期(天)23 23 7 23,通过胎盘 +,固定补体 +,结合,Fc,受体 +,+,IgG1、IgG2,和,IgG3,能通过经典途径激活补体,血清含量最高(75%8,5%),也是丙种球蛋白的主要成分,半衰期较长（,16,24d,）,主要的抗感染抗体(具有抗菌、抗病毒、中和毒素和免疫调理作用),参与,II、III,型超敏反应,通过胎盘,IgG,的特点,IgM,J,链,IgM,抗 体 结 构,分 泌 型,IgM,膜 型,IgM,sIgM,Ig,a,Ig,b,Ig,a,Ig,b,1,Membrane-bound IgM,IgM,是个体发育中最早产生的抗体，胚胎晚期已能合成，新生儿脐带血中若,IgM,水平升高，提示胎儿曾有宫内感染,IgM,是抗原刺激后出现最早的抗体，半衰期短，故检测,IgM,水平可用于传染病的早期诊断。,mIgM,是,B,细胞抗原受体（,BCR,）的主要成分,也可参与,II、III,型超敏反应,IgM,的特点,J,链,分泌链,IgA dimer,IgA,分 子,分泌型,IgA（sIgA）:,是,体液,中的主要免疫球蛋白，参与,黏膜免疫,的主要,Ig。,IgA,1,IgA,的特点,参与皮肤粘膜的局部抗感染作用,初乳中含有高浓度的,sIgA-,母乳喂养,通过替代途径激活补体,参与,型超敏反应,IgE,分子的结构,IgE,分 子,*与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的,IgE,受体结合，与过敏反应有关,*参与抗寄生虫免疫反映,IgE,IgE,结构,1,血清中含量最低,可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力,Fc,受体（,FcR,）结合，引起,型超敏反应,FcR,分布于巨噬细胞、,B,细胞、嗜酸粒细胞,IgE,IgD,分 子 的 结 构,IgD,分 子,*在膜表面的表达是,B,细胞,成熟的主要标志,；,*膜型,IgD,作为,BCR,的组成部分，发挥信号传导作用,IgD,是,B,细胞的重要表面标志,B,细胞的分化过程中首先出现,mIgM，mIgD,的出现标志着,B,细胞成熟,对防止免疫耐受有一定作用,IgD,表,7-1,人抗体分子的特性,抗体类别,IgG,IgA,IgM,IgD,IgE,重链类别,g,a,m,d,e,重链亚类,g1,g2,g3,g4,a1,a2,轻链类别,k,和,l,k,和,l,k,和,l,k,和,l,k,和,l,分子式,g,2,l,2,或,g,2,k,2,a,2,l,2,或,(,a,2,l,2,),5,SCJ,a,2,k,2,或,(,a,2,k,2,),5,SCJ,(,m,2,l,2,),5,J,或,(,m,2,k,2,),5,J,d,2,l,2,或,d,2,k,2,e,2,l,2,或,e,2,k,2,分子量,（,kDa,）,150,160,或,400,900,180,190,固定补体能力,+,0,+,0,0,血清浓度,(,mg/100ml),1000,200,120,3,0.05,血清半衰期,(,天,),23,6,5,3,2,穿过胎盘,0,0,0,0,肥大细胞和嗜碱,性细胞脱颗粒,？,0,0,0,+,裂解细菌能力,+,+,+,?,?,抗病毒能力,+,+,+,?,?,一、多克隆抗体：（,p,olyclonal antibody）,多个抗原决定基机体针对多种抗原决定基的特异性抗体混合物,5.,人工制备抗体,2,3,Ag,1,B,1,2,3,4,5,n,2,3,1,二、单克隆抗体（,monoclonal antibody，McAb）,由一个,B,细胞杂交瘤细胞分泌合成的只针对某一特定的抗原决定基的高纯度抗体,B,1,3,2,2,3,Ag,1,自然免疫,2,2,2,2,2,2,2,2,人工筛选,单克隆抗体特点,1.纯度高,2.特异性强,3.效价高,4.可大量生产,1.临床检测,2.抑制器官移植排斥,3.治疗自身免疫疾病,4.生物导弹等,单克隆抗体应用,三、基因工程抗体,(,一,),嵌合抗体（,chimeric Ab,）,鼠,Ig,人,Ig Fc,人,+,(,二,),人源化抗体,(huamnized antibody),人,Ig,鼠,Ig CDR,区,人,CDR,（三）完全人源化抗体,鼠,Ig,基因,人,Ig,基因,人,Ig,人,无排斥,（四）单链抗体,(single chain Ab),V,V,细胞膜,细胞内,Ag,(,五,),双价抗体,(double valence Ab)/,双特异抗体,(dispecific Ab)/,双功能抗体,(difunctional Ab),Killing cell,Target cell,