免疫球蛋白与抗体.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,*,*,第三章 免疫球蛋白与抗体,一、掌握内容,1.,免疫球蛋白与抗体的概念，,2.,免疫球蛋白的结构、功能区与酶解片段,3.,抗体的生物学活性,二、理解内容,1.,免疫球蛋白的抗原特异性,2.,各类免疫球蛋白的特性及功能，单克隆抗体的概念,三、了解内容,1.,编码免疫球蛋白的基因及抗体的多样性,概念,1.,抗体（,antibody,Ab,）概念,是由浆细胞合成并分泌的一类能与相应抗原特异性结合含有糖基的球蛋白。,抗体分布于体液（血液、淋巴液、组织液及粘膜外分泌液）中，以血清中最多。,2.,免疫球蛋白（,immunoglobulin,Ig,）,概念,1968,年世界卫生组织将具有抗体活性及化学结构与抗体相似的球蛋白统称为免疫球蛋白,(,Ig),。,免疫球蛋白除分布于体液中之外，还可存在于,B,细胞膜上。,a,1,a,2,b,g,白蛋白,球蛋白,Bruton,氏病患者,免疫前,免疫后,10,天,对健康人用疫苗进行主动免疫，免疫前和免疫后,10,天 分别采血并对血清蛋白进行凝胶电泳分析。免疫前血清中的,g,球蛋白条带较宽，免疫之后则相对集中。,Bruton,氏病患者血清蛋白中的,g,球蛋白条带缺失（,c,）。,Diversity of Ab(,抗体分子的多样性,),用电泳法分析血清时，有抗体活性的,Ig大,部分存在于,-,区，因此常有将,Ig,与,-,球蛋白等同看待的现象。现已证明，抗体并不都在,-,区，而位于,-,区的也不是都具有抗体活性,。,存在形式,BCR,（,B,细胞受体,),膜型（,membrane immunoglobulin,mIg,）,抗体,分泌型,（,secreted immunoglobulin,sIg,）,第一节 抗体的分子结构,一、免疫球蛋白的基本结构,“Y”,型，四肽链,重链,（,5,种,:,、）,轻链,（,2,种,:,、,）,可变区,（,V,区）,超变区,（,HVR,，,3,个，,又称,CDR,互补决定,区）,骨架区,:,FR,（,4,个）,恒定区,（,C,区）铰链区,0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220,50,40,30,20,10,0,CDR1,CDR2,CDR3,抗 体 分 子 的 多 样 性,Ig,l,链 的 氨 基 酸 序 列,酸残基的变异率,相应位置上氨基,对来自不同,B,细胞克隆的,Ig,轻链氨基酸序列进行比较，发现,V,区的变化主要集中在,3,个分别由,6,10,个氨基酸残基组成的狭小区域内。这,3,个区又被称作高可变区或互补决定区（,CDR,），参与抗原结合部位的组成。,轻链：,VL,、,CL,重链：,VH,CH1,、,CH2,、,CH3,、,CH4,IgG IgM,IgA IgE,IgD,二、免疫球蛋白的功能区,功能区：是不连续，紧密折叠的区域，由重链和轻链经链内二硫键连接而成的球状结构。该区具有特殊的功能特性。,IgG,分子由两条,H,链和两条,L,链共价结合而成。轻链包括,VL,和,CL,两个结构域，重链含有,1,个,VH,和,3,个,CH,结构域。,VH,和,VL,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。,主要功能,1.VL,和,VH,是抗原结合的部位（,FV,区）。,2.CL,和,CH,上具有同种异型的遗传标记。,3.IgG,的,CH2,和,IgM,的,CH3,具有补体固有成分,C1q,的结合点，参与激活补体系统。,4.CH3/CH4,具有结合包括单核细胞、巨噬细胞、粒细胞、,B,细胞、,NK,细胞等细胞的,Fc,段受体的功能。,5.IgG,的,CH2+CH3,具有介导,IgG,通过胎盘的特性。,三,、免疫球蛋白的,水解片段,1.,木瓜蛋白酶,（,Papain,）（将重链于近氨基端切断,）,Fab,段（,抗原结合片段,）可与抗原结合，具有抗体的活性。,Fc,段,（可结晶片段）,不能与抗原结合，可执行,Ig,的其他功能,2,.,胃蛋白酶,（,Pepsin,）（将重链于近羧基端切断）,F,(,ab,),2,：可结合,2,个抗原表位。,pFc,：无生物学活性。,3.,意义：阐明,Ig,分子生物学作用。,胃蛋白酶,木瓜蛋白酶,Fc,pFc,F(ab),2,Fab,抗 体 分 子 的 酶 切 片 段,木瓜蛋白酶作用于,IgG,分子,重链间二硫键的,N,端侧，将其裂解为,Fab,段和,Fc,段。胃蛋白酶则切在该二硫键之,C,端侧，产生,F(ab,)2,和,pFc,段,。,四、其它成分,1.,连接链,（,joining chain,，,J,链）,：,IgM,五聚体，,IgA,双聚体,2.,分泌片,（,secret,o,ry piece,SP,）,：,SIgA,第二节 抗体的类型和生物学活性,一、抗体的类型,（一）,同种型（,isotype,）,同一种属每个个体都具有的免疫球蛋白的抗原特异性，其抗原决定簇主要存在于,Ig,的,C,区。,1.,类和亚类（根据,H,链的抗原性不同）,IgG,(gamma),IgA,(alpha),IgM,(mu),IgD,(delta),IgE,(epsilon),(1),类,(2),亚类,IgG,：,IgG1,IgG2,IgG3,IgG4,IgA,：,IgA1,IgA2,2.,型和亚型,(,根据轻链,C,区抗原特异性不同分型,),(1),型,(,kappa,),型,(,lambda,),型,(2),亚型,(,链,),：,OZ,(+)(,或,1),：第,190,位,(,亮氨酸,),OZ,(-)(,或,2),第,190,位,(,精氨酸,),Kern,(,+,)(,或,3),：,第,154,位,(,甘氨酸,),Kern,(-)(,或,4),：,第,154,位,(,丝氨酸,),（,二,）,同种异型（,allotype,）,同一种属不同个体之间免疫球蛋白也具有的差异性，主要反映在分子的,CH,和,CL,上的一个或数个氨基酸的差异,(,genetic markers,遗传标志,),。,Gm,因子：,Gm1,30,Am,因子：,A2m1,，,A2m2,Km,因子：,Km1,，,Km2,，,Km3,（三）独特型（,idiotype,）,在同一个体内，不同,B,细胞克隆所产生的免疫球蛋白分子,V,区以及,T,B,细胞表面抗原受体,V,区所具有的抗原特异性不同。由免疫球蛋白的超变区特有的氨基酸序列和构型决定。,二、,抗体的生物学活性,（,一）特异性结合抗原,超变区表位,静电力、氢键、范德华力,可逆,影响因素：,PH,、温度、电解质,中和效应,中和毒素和病毒,与,Ag,结合,促吞噬细胞吞噬,1.,结合基础,2.,实际意义,抗原,B,细 胞 表 位,抗体,CDR,表位,Ab,Ag,（二）,激活补体系统,Ab,（,IgM,、,IgG,）,+Ag,C1q,补体经典途径,IgG4,、,IgA,和,IgE,的凝聚物,补体旁路途径,（三）结合Fc受体,(,1,),介导超敏反应,：,型,超敏反应；,(,2,),调理作用（,opsonization,）,：,IgG,+,抗原,(,颗粒性,),Fc,R,（单核、巨噬细胞及中性粒细胞）,促,吞噬细胞吞噬；,(,3,),ADCC,：,IgG,+,抗原,(,靶细胞,),Fc,R,（,NK,细胞）,杀伤,靶细胞。,（四）通过胎盘和粘膜,三、抗体的,Fc,受体,(,一,)IgG,的,FcR,分,、,、,型，均属免疫球蛋,白超家族成员,FcR,：单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞，,IgG(IgG1,和,IgG3),的高亲合力受体；,FcR,：分布广泛，以低亲和力结合免疫复合物和,多聚形式的,IgG,；,FcR,：,IgG1,、,IgG3,为低亲和力受体。巨噬细胞、,NK,细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞，与单,体或免疫复合物形式的,IgG,结合，介导,NK,细,胞的,ADCC,效应及巨噬细胞的捕获或清除等。,(,二,)IgE,的,Fc,受体,FcR,：,结构：跨膜糖蛋白，属,Ig,超家族,IgE,的高亲和力受体。,分布和功能：嗜碱性粒细胞和肥大细胞，介导,型速,发型超敏反应。,FcR(CD23),：,结构：穿膜糖蛋白，低亲和力受体,属,C,型,凝集素家族,成员。,分布：成熟,B,细胞、活化巨噬细胞和树突状细胞等。,(,三,)IgA,的,Fc,受体,FcR(CD89),为跨膜糖蛋白，属,Ig,超家族成员。为中等亲和力受体，主要表达于单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞等，介导吞噬、,ADCC,以及炎症介质的释放。,(,四,)IgM,受体、,IgD,前者主要表达于,B,细胞，二者共同表达于成熟,B,细胞。,FcR,、,FcR,和,FcR,结,构示意图,四、免疫球蛋白超家族,（一）概念,许多细胞膜表面和机体的某些蛋白分子，其多肽链折叠方式与,Ig,折叠相似，在,DNA,水平上和氨基酸序列上与,IgV,区或,Ig C,区有较高的同源性。编码这些多肽链的基因被称为免疫球蛋白基因超家族，基因表达产物称为免疫球蛋白超家族,(Immunoglobulin superfamily,IGSF),。,（二）组成,1.T,细胞、,B,细胞抗原识别受体和信号传导分子,2.MHC及相关分子,3.Ig,受体,4.,某些细胞因子受体,5.,神经系统功能相关分子,6.,部分白细胞分化抗原（,CD,）,免疫球蛋白超家族分子的结构示意图,Ig,分子超家族的成员多数为细胞膜表面分子。图中显示的是,Ig,分子超家族的一些主要成员及其分子结构。,第三节 各类免疫球蛋白的特性和功能,一,、,IgG,1.,一般特性,(1),单体分子；,(2),四个亚类；,(3),血清中含量最高,(75%,Ig,),；,(4),半衰期最长,(21,23,天,),；,(5)3,5,岁达成人水平,(8.0,17,mg/ml,),；,IgG,分子的四种亚型,IgG1,IgG4,IgG3,IgG2,2.,生物学活性,(1),通过胎盘（新生儿抗感染）；,(2),激活补体（裂解细胞）；,(3),调理作用,（,促进吞噬,）；,(4),介导,ADCC,（细胞毒作用）。,3.,实际意义,(1),抗感染；,(2),自身抗体,自身免疫病；,(3),介导变态反应,(,、,型,),；,(4),封闭抗体,肿瘤细胞逃逸；,(5),亲合层析法,IgG,纯化；,(6),免疫学检测。,二,、,IgM,1.,五聚体，分子量最大,(900,kd,),，又称巨球蛋白；,2.,人类发育过程中最早合成的,Ig,；,3.,体液免疫应答最先产生的,Ig,感染早期免疫；,4.,占血清,Ig,含量的,5,10%,；,5.,半衰期,5,天,血清中特异性,IgM,水平增高提示,有近期感染；,6.,激活补体；,7.,IgM,不能通过胎盘,脐带血或新生儿血清中,IgM,水平升高表明胎儿有宫内感染；,8.,B,细胞膜,IgM,体液免疫应答；,9.,自身抗体,自身免疫病。,IgM,J,链,IgM,抗 体 结 构,分 泌 型,IgM,膜 型,IgM,sIgM,Ig,a,Ig,b,Ig,a,Ig,b,三、,IgA,1.,两种类型,2.,半衰期,6,天；,3.,占血清,Ig,含量的,5,15%,；,4.,粘膜局部抗感染免疫，阻止病原微生物黏附；,5.,聚合,IgA,激活补体替代途径。,血清型：,IgA1,，单体；,分泌型：,IgA2,，二聚体,粘膜局部浆细胞合成；,分泌片由粘膜上皮细胞合成；,Origin of Secretory Component of sIgA,Y,Y,Y,Y,Y,Y,四、,IgD,1.,单体分子,2.,存在形式：分泌性,血清中，功能不清；,膜结合性,B,细胞表面,3.,意义,（,1,）是,B,细胞成熟的重要标志；,（,2,）对,B,细胞活化、增殖和分化起调节,作用；,4.,占血清,Ig,含量的,1%,；,5.,半衰期,3,天。,五,、,IgE,1.,单体分子；,2.,血清中含量最低,(,占,Ig,的,0.002%),；,3.,种系进化中出现最晚；,4.,呼吸道和胃肠道浆细胞产生；,5.,介导,型超敏反应；,6.,过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异,性,IgE,水平增高。,IgG,IgM,IgA/SIgA,IgD,IgE,存在形式,单体,五聚体,单体,/,二聚体,单体,单体,相对分子质量,(1000),146,970,160/385,184,188,血清中总,Ig,百分含量,7075,510,1520,1,0.002,半衰期,23,5,6,3,3,出现时间,出生后三个月,出生前,出生后四个月,晚,晚,五大类免疫球蛋白特性比较（,1,）,IgG,IgM,IgA,IgD,IgE,与补体结合能力,中和作用,调理作用,ADCC,参与粘膜防御,能穿透胎盘,与细胞结合,与,葡萄球菌,A,蛋白,(SPA),结合,参与超敏反应,五大类免疫球蛋白特性比较（,2,）,各类免疫球蛋白比较,第四节 免疫球蛋白的基因结构及其表达,一、免疫球蛋白的基因库,Ig,基因库,V,基因,D,基因,J,基因,C,基因,H,链基因库（,IGH,）,VH1,VHn,D1,Dn,J1,Jn,CH1,CHn,链基因库,(IGK),V1,Vn,_,J1,Jn,C1,链基因库,(IGL),V1,Vn,_,J1,Jn,C1,Cn,免疫球蛋白基因组成,二、免疫球蛋白的基因结构及其重排和表达,免疫球蛋白基因结构,三、抗体多样性的遗传学基础,（,1,）胚系中众多的,V,、,D,、,J,基因片段；,（,2,）,V-D-J,和,V-J,重排时，基因片段进行随机组合；,（,3,）,VDJ,连接过程中的核苷酸缺失和,N,区的核苷酸插入；,（,4,）,L,链,H,链之间随机配对组合；,（,5,）体细胞突变。,四、免疫球蛋白的类转换（,class switch,）,Ig,类转换，又称同种型转换（,isotype switch,）：是指,B,细胞在受抗原刺激后，首先合成,IgM,然后转为合成,IgG,等其它类别。,机制：,B,细胞,活化 基因重排形成,V-D-JC,合成,IgM,CD40/CD40L,信号及细胞因子作用,C,基因被替换,合成具有相同抗原特异性的不同的,Ig,类和亚类。,TD-Ag,刺激,B,细胞基因重排机制图,第五节 单克隆抗体和基因工程抗体,一、多克隆抗体（,polyclonal antibody,）,1.,定义：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,细胞克隆产生的抗体称为多克隆抗体（,polycolonal antibody,PcAb,）。,2.,实际意义,（,1,）预防、治疗感染性疾病（特异性差，可发生超,敏反应）,（,2,）临床诊断,二、单克隆抗体（,monoclonal antibody,McAb,）,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、具有高度特异性的,抗体。每种单克隆抗体其类、亚类、型及亲和力完全,相同，具有高度均一性。,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,),。,三、基因工程抗体,基因工程抗体是通过,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，被广泛应用于疾病的临床诊断、预防和治疗及基础理论研究等领域。,人,-,鼠嵌合抗体（,chimeric antibody,）；,人改型抗体（,reshaped humanized antibody,）；,小分子抗体；,双特异性抗体（,bispecific antibody,）等。,思考题,1.,阐述免疫球蛋白的基本机构及各个功能区的意义,2.,阐述免疫球蛋白的水解片断,3.,简述五大类免疫球蛋白具有不同的理化特性和生,物学功能,4.,同种型、同种异型和独特型的概念,5.,单克隆抗体,、,、,、,、,IgM IgG IgA IgD IgE,CDR and FR,抗体的,VH,、,VL,功能区结合抗原（中和作用）,抗体的同种型和同种异型,IgG,参与补体的激活,抗体的,Fc,段介导调理作用和,ADCC,作用,(,抗体依赖细胞介导的细胞毒性作用,),