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1、1,第三章 免疫分子,中国药科大学微生物与免疫学教研室王 慧,第一节 免疫球蛋白,3,概述,4,Nobel prize for antibody research,antitoxin,1908,5,抗体的的发现及其特性,德国学者Behring和日本学者北里于1890年在Koch研究所应用白喉外毒素给动物免疫，发现在其血清中有一种能中和外毒素的物质，称为抗毒素，此即为在血清中发现的首例抗体。,6,1937年，Tiselius用电泳方法将血清蛋白分成四个组分。1938年，Tiselius和Kabat用肺炎球菌抗血清吸收试验证实了抗体的活性存在于血清中-球蛋白部分。其后经对不同免疫血清中的电泳分析，
2、超速离心分析及分子量测定等方法，发现抗体不但存在于-球蛋白部分，也存在于-和（或）-球蛋白区内。,7,Immune sera,Normal sera,Discovery of Immunoglobulin and Antibody,8,Ag1,Ab1,Ag1-Ab1,Ag2,Ag2,Ag2-Ab2,抗体（Antibody,Ab）是B淋巴细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞产生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。,Ag2,Ag2-Ab2,9,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，分为分泌型和膜型。,Ab,Ig,免疫球蛋白与抗体的关系：,免疫
3、球蛋白：化学结构的概念抗 体：生物学功能的概念,10,Rodney Porter,Gerald Edelman,Nobel Prize in 1972,二、结构,11,Edelman,H,H,L,L,Fab,Fab,Fc,Porter,12,（一）基本结构,两区,C端,N端,可变区,恒定区,两链,两端,返回幻灯片11,返回,13,重链(heavy chain)与轻链(light chain)1.重链(H链):450550个Aa组成,55-75KD。据重链抗原性的差异分5类:IgM(链)、IgG(链)、IgA(链)、IgD(链)、IgE(链)。,2.轻链(L链):,约214个Aa,25KD,分为
4、、两型。,返回到幻灯片9,14,五类免疫球蛋白,15,可变区(variable region)恒定区(constant region)1可变区（V区）：VL和VH Ig近N端的L链的1/2和H链的1/4（、）或1/5（、）范围内,氨基酸的组成及序列变化较大。,16,V区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。VH的3个超变区位于第29-31,49-58,95-102位氨基酸,用HVR1、VR2、HVR3表示。VL的则位于第28-35,49-56,91-98位氨基酸。,（1）超变区（hypervariable region,HVR）：,17,抗体的互补性决定区与抗原表位结合示意图,（Compl
5、ementarity determining region，CDR）,18,抗原,AbCDR,epitope,19,（2）互补性决定区 VL和VH的超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的空间构型,供抗原决定基互补结合。CDR3变异最大,是与抗原特异结合的重要部位。,(complementarity-determining region,CDR),20,（3）独特型(Idiotype,Id)：同一个体内不同B细胞克隆产生的Ig超变区的抗原特异性各不相同，由超变区氨基酸序列和构型决定,在异种、同种异体及自身体内产生抗独特型抗体。,21,独特型,22,（4）骨架区(Fragment region)：I
6、g分子V区中HVR之外的部位,氨基酸组成和功能排列相对保守。稳定CDR的空间构型,利于CDR与抗原决定基精细的特异结合。,23,2恒定区（C区）：近C端，L链的12及H链的34（或45）区域内，氨基酸组成在同一物种的同一类Ig中相对稳定，称为恒定区。CL、CH表示。,返回幻灯片9,24,3.绞链区：（1）位于CH1和CH2之间，含30个氨基酸残基,富含脯氨酸，对蛋白酶敏感,不易形成螺旋,伸展自如,利于Ig CDR 与抗原决定基结合,为补体激活提供条件。,返回幻灯片9,25,抗原结合点,铰链区,铰链区,26,IgG分子结合抗原前后的构象变化,IgM CH3区，IgG CH2区,27,（二）其它结
7、构,1.J链（Joining chain）：由浆细胞合成的酸性糖蛋白。作用：在Ig羧基端连接Ig单体成为双体（SIgA）或五聚体（IgM），起稳定多聚体结构及参与体内运转的作用。2.分泌片（secretory piece，SP）：由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。作用：保护SIgA抵抗外分泌液蛋白酶的降解。利于SIgA分泌到粘膜表面。,28,（三）、Ig的水解片段Fragment antigen binding,FabFragment crystallizable,Fc,29,木瓜蛋白酶的水解作用,胃蛋白酶的水解作用,30,（四）、免疫球蛋白的功能区（P25-26）,31,1.概念：Ig的H链、L链
8、每隔110个氨基酸残基即由链内二硫键连接成一个能行使特定功能的球形单位，又称结构域。,32,结合抗原,2.功能：,遗传标记,结合补体通过胎盘（IgG）,结合FcR,33,三、免疫球蛋白的功能,34,结合抗原，清除病原微生物或造成免疫损伤,一、V区的功能,35,二、C区的功能(一)激活补体 IgM、IgG1、IgG2和IgG3 经典途径 凝聚的IgA、IgG4和IgE 替代途径,36,（二）、结合Fc受体,FcR,Fc,37,1调理作用（opsonization)：抗体和补体促进吞噬细胞吞噬细 菌等颗粒性抗原的作用。抗体的调理作用：IgG、IgM的Fc与吞噬细胞表面的 FcR、FcR结合，促巨噬
9、细胞活化，增强其吞噬能力。,38,抗体介导的调理作用,39,2.抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（Antibody Dependent Cell-mediated Cytotoxicity,ADCC）是指当Ig与带有相应抗原的靶细胞结合后，其Fc段可与NK细胞、M细胞、单核细胞的FcR结合,促使细胞毒颗粒的释放，导致靶细胞的溶解。,40,NK介导的ADCC,41,3.介导型超敏反应,型超敏反应（花粉症）,42,4人的IgG：IgG Fc段与SPA(葡萄球菌A蛋白）结合后,在体内可阻断IgG对吞噬细胞的调理作用；在体外则可用于IgG的纯化及临床检测。,43,（三）、选择性传递 1穿过胎盘：人类Ig
10、G能借助Fc段选择性地与胎盘母体一侧的滋养层细胞FcRn可逆性结合，主动穿过胎盘进入胎儿血循环。,IgG,44,2穿过粘膜：SIgA可经粘膜上皮细胞进入消化道及呼吸道发挥局部免疫作用。,45,免疫球蛋白的功能,46,（四）、具有抗原性 人Ig 家兔 兔抗人Ig（Ab）人1Ig 人2 人2抗人1Ig（Ab）（五）、免疫调节作用,47,四、五类免疫球蛋白的特点与功能（一）IgG 血清含量最高；能穿过胎盘（新生儿抗感染）；分4个亚类，即IgG14；激活补体，其能力依次为IgG3IgG1IgG2；抗感染作用（抗菌、抗病毒和中和毒素）；结合SPA。,48,49,（二）IgM 1、五聚体 最早出现；分子量
11、最大；具有强大的杀菌、激活补体、免疫调理 和凝集作用，防止菌血症、败血症。用 于早期诊断，宫内感染。2、单聚体 B细胞表面重要标志BCR,(Surface membrane immunoglobulin,SmIg),50,B淋巴细胞抗原受体(BCR),膜表面免疫球蛋白 mIg,51,(三)IgA 1.分泌型：SIgA 2血清型：单体型 3.作用：局部抗感染；初乳富含SIgA（新生儿抗感染）；通过替代途径激活补体。,52,Secretory IgA(sIgA),Plasma cells,IgA dimer,pIgR,Sp,Epithelial Cell,53,(四)IgE 正常人血清含量极低；为
12、亲细胞抗体；参与I型超敏反应；抗寄生虫感染等。,54,(五)IgD SmIgD也是B细胞表面标志；在B细胞分化中SmIgD一旦出现则意味着该B细胞将继续分化、成熟为产生IgG或IgA等抗体的B细胞。,55,五、抗体的制备,多克隆抗体(polyclonal antibody,PcAb)单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)基因工程抗体（gene engineering antibody,GeAb）,56,具有多种抗原决定簇的多数天然抗原注入机体后，可刺激多个B细胞克隆发生免疫应答，产生多种相应的抗体组成的混合物。,（一）、多克隆抗体(polyclonal antibody
13、,PcAb),57,58,单克隆杂交瘤的制备,Georeges Kohler 1946-,Cesar Milstein 1927-Nobel Prize in 1984,59,（二）、单克隆抗体(monoclonal antibody,McAb)克隆:由一个始祖细胞分化、增殖所产生的遗传性状完全相同的细胞群。单克隆抗体:由一个细胞克隆产生、只作用于某一抗原决定簇的均一抗体。,60,单克隆抗体的制备,61,特点：纯度高、特异性强、效价高、少或无交叉反应 单克隆抗体的应用：检测各种抗原；检测细胞因子及神经递质等活性物质；制备生物导弹治疗肿瘤等。,抗核抗体(FITC-IgG),62,（三）、基因工程
14、抗体（gene engineering antibody,GcAb）是指由基因重组技术制备的抗体。由B细胞获得编码抗体的基因，或以聚合酶链反应体外扩增抗体基因片段，经体外DNA重组后，转化受体细胞，使其表达特定抗体。,63,基因工程抗体 又称重组抗体，即应用DNA重组和蛋白质工程技术，按人们的意愿在基因水平上对Ig分子进行切割、拼接或修饰，重新组装成的新型抗体分子。,改造原有的鼠源单抗建立人源的抗体库通过转人Ig基因组小鼠制备抗体,人-鼠嵌合抗体人源化抗体小分子抗体抗体融合分子,64,单链抗体,人C区,鼠超变区,鼠V区,鼠单抗人源化,65,小 结,Ig和Ab概念与关系；Ig结构；Ig的功能；五
15、类Ig的特性和功能；单克隆抗体的概念、特点,66,三方面的“二合一”分子 结构：Fab+Fc；V区C区 功能：识别抗原Fab/V区 发挥效应Fc/C区 效应：既可对机体有利，也可对 机体有害,67,本章复习思考题（1）,解释名词：,Immunoglobulin,Hypervariable region,Fragment antigen binding,Fab,Antibody,Complementarity determining region,Fragment crystallizable,Fc,68,本章复习思考题（2）,本章复习思考题,问答题：,免疫球蛋白的基本结构如何？,免疫球蛋白有哪些功能？,各类免疫球蛋白的生物学特性是什么？,免疫球蛋白的水解片段是什么？有何意义？,？,69,70,71,72,
