4免疫球蛋白.ppt

1、第四章 免疫球蛋白鞠吉雨鞠吉雨Tel:8462530；8462468(lab)E-mail:潍坊医学院免疫学教研室潍坊医学院免疫学教研室山东省高校免疫学重点实验室山东省高校免疫学重点实验室11/21/202411.掌握：掌握：抗体抗体（Ab）、免疫球蛋白（）、免疫球蛋白（Ig）的概念的概念；Ig的基本结构的基本结构、功能；功能；五类五类Ig的的特征与功能；特征与功能；单克隆抗体（单克隆抗体（mAb）的概念。）的概念。2.熟悉：熟悉：Ig的其他成分及酶解片段的其他成分及酶解片段。3.了解：了解：抗体的制备抗体的制备、基因工程抗体基因工程抗体。学学 习习 要要 求求11/21/20242第一节第一

2、节第二节第二节第三节第三节第四节第四节Ig的结构的结构Ig的异质性的异质性Ig的功能的功能=各类各类Ig的特的特性与功能性与功能主要内容提纲主要内容提纲第五节第五节=人工制备抗体人工制备抗体11/21/20243抗体（抗体（antibody,Ab）B细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞所产生的糖蛋白。糖蛋白。介导体液免疫的重要效应分子。介导体液免疫的重要效应分子。11/21/2024411/21/20245具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。l分泌型分泌型Ig(sIg)：抗体等，：抗体等，具有抗体的各种功能

3、具有抗体的各种功能;l膜型膜型Ig(mIg)：BCR等，等，B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体;l抗体是免疫球蛋白，但抗体是免疫球蛋白，但Ig 抗体。抗体。抗原抗原膜膜型型分泌型分泌型BCRB细胞细胞浆细胞浆细胞抗体抗体免疫球蛋白（免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）11/21/20246N端端C端端N端端第一节第一节 免疫球蛋白（免疫球蛋白（Ig）的结构）的结构三、三、Ig的水解片段的水解片段二、二、Ig的其他成分的其他成分一、一、Ig的基本结构的基本结构11/21/20247一、一、Ig的基本结构的基本结构四肽链结构四肽链结构，二硫键连接，二硫键连接两条相同的重链（两条相同

4、的重链（H链）链）两条相同的轻链（两条相同的轻链（L链）链）氨基端（氨基端（N端）和羧基端（端）和羧基端（C端）端）“Y”形形11/21/20248一、一、Ig的基本结构的基本结构 重链和轻链重链和轻链 Ig的的可变区和恒定区可变区和恒定区 绞链区绞链区（hinge region）结构域（结构域（domain）11/21/20249 根据根据重链恒定区氨基酸重链恒定区氨基酸组成和排列顺序的不同组成和排列顺序的不同 分为分为五类五类（class）或）或5个同种型（个同种型（isotype）。）。Ig类别：类别：IgG IgD IgE IgA IgM 重链：重链：链链 链链 链链 链链 链链1、重

5、链（、重链（heavy chain，H链）链）重链和轻链重链和轻链11/21/202410 同一类同一类Ig分分亚类亚类（subclass）的依据：）的依据：铰链区氨基酸组成的差异；铰链区氨基酸组成的差异；重链二硫键的数目和位置的差异重链二硫键的数目和位置的差异。1、重链（、重链（heavy chain，H链）链）重链和轻链重链和轻链11/21/2024112、轻链（、轻链（light chain，L链）链）分分2型（型（type）：、，功能无差异；，功能无差异；比例异常与免疫系统疾病有关；比例异常与免疫系统疾病有关；链根据个别氨基酸的差异可分链根据个别氨基酸的差异可分四个亚型四个亚型（sub

6、type）：）：1、2、3、4；同一个天然同一个天然Ig分子分子 两条轻链总是同型两条轻链总是同型 两条重链总是同类。两条重链总是同类。重链和轻链重链和轻链11/21/202412 Ig的的可变区和恒定区可变区和恒定区可变区可变区（variable region，V区区）VHVLCHCL恒定区恒定区（constant region，C区区）一、一、Ig的基本结构的基本结构氨基酸序列变化较大氨基酸序列变化较大靠近靠近C端的氨基酸序列相对稳定端的氨基酸序列相对稳定11/21/2024131、可变区（、可变区（variable region，V区）区）高变区高变区(hyper veriable re

7、gion,HVR)VH和和VL各有个区域各有个区域的氨基酸组成和排列顺序的氨基酸组成和排列顺序高度可变高度可变，与，与抗原表位互补，又称抗原表位互补，又称互补决定区（互补决定区（CDR）。CDR1,2,3 共同构成共同构成Ig的的抗原结合部位抗原结合部位(antigen-binding site)。骨架区骨架区高变区高变区11/21/202414Ig的互补决定区与抗原表位结合示意图的互补决定区与抗原表位结合示意图11/21/202415l骨架区（骨架区（framework region,FR）V区内区内CDR以外氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域。以外氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的区域

8、。VH和和VL各有四个骨架区，各有四个骨架区，维持维持CDR的空间构型的空间构型。骨架区骨架区高变区高变区1、可变区（、可变区（V区）区）11/21/2024162、恒定区（、恒定区（constant region，C区）区）CH、CL不同类不同类Ig的的CH长度不一长度不一 IgG、IgA、IgD：CH1、CH2和和CH3IgM、IgE：CH1、CH2、CH3和和CH4CH4CH411/21/202417位于位于CH1、CH2之间，含丰富脯氨酸之间，含丰富脯氨酸易伸展弯曲易伸展弯曲-同时结合同时结合2个抗原表位个抗原表位易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解 绞链区绞链

9、区（hinge region）IgM,IgE无铰链区无铰链区一、一、Ig的基本结构的基本结构11/21/20241811/21/202419 结构域（结构域（domain）domain借助借助Ig两条两条H、L链内二硫键的相链内二硫键的相互作用，将肽链折叠成几个具有互作用，将肽链折叠成几个具有特殊生物学功能的球形结构，又特殊生物学功能的球形结构，又叫叫Ig的功能区的功能区。一、一、Ig的基本结构的基本结构11/21/202420每个结构域约每个结构域约110个个AA，二级结构折叠形成两个反向平行的，二级结构折叠形成两个反向平行的 片层，其中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，片层，其

10、中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接，构成构成 桶状结构，称桶状结构，称Ig折叠折叠（Ig fold）。）。具有具有 桶状结构的分子称为桶状结构的分子称为Ig超家族（超家族（Ig superfamily，IgSF）11/21/20242111/21/202422二、二、Ig的其他成分的其他成分 J链（链（joining chain）富含半胱氨酸，由浆细胞合成富含半胱氨酸，由浆细胞合成 将单体将单体Ig分子连接成为多聚体分子连接成为多聚体11/21/202423 J 链链分泌片分泌片 分泌片（分泌片（secretory piece，SP）分泌成分（分泌成分（SC），sIgA的辅助成分的

11、辅助成分由粘膜上皮细胞合成和分泌由粘膜上皮细胞合成和分泌 保护保护sIgA的铰链区免受蛋白酶的水解破的铰链区免受蛋白酶的水解破坏坏 介导介导IgA二聚体的跨膜转运二聚体的跨膜转运sIgA二、二、Ig的其他成分的其他成分11/21/202424 研究研究Ig的结构与功能的结构与功能 分离和纯化特定的分离和纯化特定的Ig片段片段 木瓜蛋白酶（木瓜蛋白酶（papain）胃蛋白酶（胃蛋白酶（pepsin）三、三、Ig的水解片段的水解片段11/21/202425Fab段（段（fragment of antigen binding）：）：单价抗体活性单价抗体活性Fc段（段（fragment of crys

12、tallizable）：）：能够与能够与Fc受体结合受体结合F(ab)2：双价抗体活性双价抗体活性 可结合两个表位可结合两个表位pFc：小分子肽片段，小分子肽片段，无生物活性。无生物活性。11/21/202426第二节第二节 免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性异质性：异质性：Ig在特异性及类型方面的差异性，在特异性及类型方面的差异性，可由可由内内源性源性或或外源性因素外源性因素引起。引起。11/21/202427一、免疫球蛋白的类型一、免疫球蛋白的类型 类（类（class）同一种属的所有个体内，根据同一种属的所有个体内，根据Ig 重链重链C区区所含抗原表位的不同，将重链分为所含抗原表位的不同

13、，将重链分为五类。五类。据同一类据同一类Ig重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分。重链的抗原性及二硫键数目和位置不同而分。亚类亚类（subclass）11/21/202428 型型（type）同一种属所有个体同一种属所有个体Ig轻链轻链C区区所含抗原表位的不同，分所含抗原表位的不同，分为为、。亚型亚型（subtype）同一型同一型Ig轻链轻链C区区N端端氨基酸排列顺序的不同，又可氨基酸排列顺序的不同，又可分为亚型，分为亚型，如如 1，2，3，4。一、免疫球蛋白的类型一、免疫球蛋白的类型11/21/202429-免疫球蛋白的多样免疫球蛋白的多样性性二、外源性因素所致的异质性二、外源性因素所致的

14、异质性外源性因素外源性因素-Ag数目繁多；每一数目繁多；每一Ag有不同表位；有不同表位；不同表位诱生的不同类不同表位诱生的不同类Ig，特异性不同，特异性不同;不同表位诱生的同一类不同表位诱生的同一类Ig(如如IgG)，识别，识别Ag的特异性不同的特异性不同;同一表位诱生的不同类型同一表位诱生的不同类型Ig，识别的，识别的Ag特异性相同，但轻、特异性相同，但轻、重链的类型不同。重链的类型不同。-免疫球蛋白的多样免疫球蛋白的多样性性11/21/202430-免疫球蛋白的免疫球蛋白的血清型血清型三、内源性因素所致的异质性三、内源性因素所致的异质性将将Ig作为抗原作为抗原在在异种、同种异体或自身体内异

15、种、同种异体或自身体内进行进行免疫，均能诱导机体产生相应抗体，可用血清学免疫，均能诱导机体产生相应抗体，可用血清学方法进行检测，故称方法进行检测，故称Ig的血清型。的血清型。Ig分子上有三类不同的抗原表位，分别为分子上有三类不同的抗原表位，分别为同种型、同种型、同种异型、独特型同种异型、独特型抗原表位。抗原表位。11/21/202431Human IgGAnti-human IgG三、内源性因素所致的异质性三、内源性因素所致的异质性 同种型（同种型（isotype）同一种属同一种属所有个体的所有个体的Ig分子共有的抗原标志。分子共有的抗原标志。种属型种属型标志。位于标志。位于Ig C区。区。1

16、1/21/202432Anti-IgG三、内源性因素所致的异质性三、内源性因素所致的异质性 同种异型（同种异型（allotype）同一种属但不同个体同一种属但不同个体的的Ig分子所具有的不同抗原表位分子所具有的不同抗原表位 个体型个体型标志。位于标志。位于Ig C区。区。IgG11/21/202433三、内源性因素所致的异质性三、内源性因素所致的异质性 独特型（独特型（idiotype，Id）同一个体来源的同一个体来源的Ig分子，分子，CDR区区氨基酸排列顺序不同，显氨基酸排列顺序不同，显示不同的免疫原性。其表位又称示不同的免疫原性。其表位又称独特位（独特位（idiotope）。在不同甚至同一

17、个体中刺激产生的抗体，称为在不同甚至同一个体中刺激产生的抗体，称为抗独特型抗抗独特型抗体（体（anti-idiotype antibody，AId）。11/21/202434同种型同种型 同种异型同种异型 独特型独特型免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型11/21/202435一、一、Ig V区的功能区的功能二、二、Ig C区的功能区的功能 激活补体激活补体 结合结合Fc段受体段受体 1、调理作用、调理作用 2、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 3、介导、介导I型超敏反应型超敏反应 穿过胎盘和黏膜穿过胎盘和黏膜三、免疫调节三、免疫调节第三节免疫球蛋白的功能第三节免

18、疫球蛋白的功能11/21/202436一、一、Ig V区的功能区的功能识别并特异性结合抗原识别并特异性结合抗原体内：介导多种生理、病理效应体内：介导多种生理、病理效应中和病毒、毒素中和病毒、毒素体外：检测、功能判断体外：检测、功能判断抗体结合价：抗体结合价：IgG：2价价IgA：4价价 IgM：5价价11/21/2024371、中和毒素（、中和毒素（Toxin Neutralization）一、一、Ig V区的功能区的功能2、Virus-blocking Antibodies11/21/202438一、一、Ig V区的功能区的功能3、Preventing Bacterial Adherence

19、11/21/202439二二、Ig C区的功能区的功能 激活补体激活补体 IgG1、3和和IgM类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生类抗体与抗原特异性结合后，其构型发生改变，暴露改变，暴露IgG的的CH2和和IgM的的CH3功能区的补体结合位点，功能区的补体结合位点，通过补体激活的通过补体激活的经典途径经典途径激活补体。激活补体。11/21/202440 结合结合Fc受体受体-IgG,IgA,IgE1、调理作用（、调理作用（oponization）抗体如抗体如IgG的的Fc段与中性粒细胞、巨噬细胞上的段与中性粒细胞、巨噬细胞上的IgG Fc受体结合，从而增强吞噬细胞的吞噬作用。受体结合，从而增

20、强吞噬细胞的吞噬作用。二二、Ig C区的功能区的功能11/21/2024412、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用、抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用(Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC）:具有杀伤活性的细胞（如具有杀伤活性的细胞（如NK）通过其表面的）通过其表面的Fc受体识别受体识别结合于靶抗原（病毒感染或肿瘤细胞）上的抗体的结合于靶抗原（病毒感染或肿瘤细胞）上的抗体的Fc段，段，直接杀伤靶细胞。直接杀伤靶细胞。结合结合Fc受体受体二二、Ig C区的功能区的功能11/21/2024423、介导、介导I型超敏反应型超敏反应-IgE 结合

21、结合Fc受体受体-IgG,IgA,IgE 穿过胎盘和黏膜穿过胎盘和黏膜 IgG+FcRn，穿越胎盘（滋养层细胞表达穿越胎盘（滋养层细胞表达 IgG输送蛋白），天然被动免疫。输送蛋白），天然被动免疫。sIgA参与粘膜局部免疫参与粘膜局部免疫二二、Ig C区的功能区的功能11/21/202443（详见第（详见第16章）章）三、免疫调节作用三、免疫调节作用11/21/20244411/21/202445第四节第四节 各种各种Ig的特性与功能的特性与功能五类免疫球蛋白的基本结构五类免疫球蛋白的基本结构11/21/202446一、一、IgG1.含量最高含量最高;2.调理作用；调理作用；ADCC作用；作用

22、；激活补体；激活补体；3.再次免疫应答的主要抗体，再次免疫应答的主要抗体，抗感染免疫的抗感染免疫的“主力主力部队部队”-迟来迟去；迟来迟去；4.唯一唯一能能通过胎盘通过胎盘的抗体；的抗体；5.与葡萄球菌蛋白与葡萄球菌蛋白A（SPA）结合；）结合；6.参与参与II、III型超敏反应。型超敏反应。11/21/2024471.分子量最大分子量最大；2.激活补体能力最强；激活补体能力最强；天然血型抗体天然血型抗体；3.产生最早产生最早；4.抗感染免疫的抗感染免疫的“先锋部队先锋部队”-早来早去；早来早去；5.也参与也参与II、III型超敏反应；型超敏反应；6.mIgM是是BCR的主要成分；的主要成分；

23、仅表达仅表达mIgM是未成熟是未成熟B细胞的标志。细胞的标志。二、二、IgM11/21/202448分分血清型、分泌型血清型、分泌型1.血清型：单体；血清型：单体；2.分泌型分泌型IgA（SIgA）：主要存于初乳、唾液、泪液，及：主要存于初乳、唾液、泪液，及呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中；呼吸道消化道和泌尿生殖道黏膜表面的分泌液中；3.sIgA是外分泌液中的主要抗体，参与是外分泌液中的主要抗体，参与局部黏膜免疫，局部黏膜免疫，抗感染免疫的抗感染免疫的“地方部队地方部队”三、三、IgA11/21/2024491.含量低；含量低；2.铰链区较长易被水解，半衰期短；铰链区较长易被水解，半

24、衰期短；3.单体形式存在血清中，功能不清；单体形式存在血清中，功能不清；4.膜型膜型IgD，构成构成BCR，B细胞成熟的标志。细胞成熟的标志。四、四、IgD11/21/2024501.含量最少；含量最少；2.介导介导I型超敏反应；型超敏反应；3.参与抗寄生虫免疫。参与抗寄生虫免疫。五、五、IgE11/21/202451第五节第五节 人工制备抗体人工制备抗体人工制备抗体的三部曲人工制备抗体的三部曲1.多克隆抗体多克隆抗体2.单克隆抗体单克隆抗体3.基因工程抗体基因工程抗体11/21/202452一、多克隆抗体一、多克隆抗体（polyclonal antibody）由由不同不同B细胞克隆细胞克隆产

25、生的针对抗原物质中产生的针对抗原物质中多种抗原表位多种抗原表位的的多多种抗体的混合物种抗体的混合物。如如:免疫血清（含多种特异性抗体），恢复期病人血清。免疫血清（含多种特异性抗体），恢复期病人血清。11/21/202453优点优点：作用全面：作用全面 缺点：缺点：特异性低特异性低 来源广泛来源广泛 交叉反应交叉反应 容易制备容易制备 应用：应用：预防、治疗感染性疾病预防、治疗感染性疾病 如：破伤风抗毒素如：破伤风抗毒素 临床诊断临床诊断 如：肥达氏反应如：肥达氏反应 伤寒、副伤寒伤寒、副伤寒11/21/2024541975年单克隆抗体技术建立年单克隆抗体技术建立Georges J.F.Kohl

26、er 瑞士瑞士 （1946 1995）Car Milstein 阿根廷阿根廷/英国英国（1927-2002）1984年获诺贝尔奖金年获诺贝尔奖金里程碑里程碑二、单克隆抗体二、单克隆抗体（monoclonal antibody,mAb）11/21/202455 一个一个B细胞克隆针对一个抗原决定簇所产生的细胞克隆针对一个抗原决定簇所产生的 一种特异性抗体。一种特异性抗体。二、单克隆抗体二、单克隆抗体（monoclonal antibody,mAb）11/21/202456由由DNA重组技术生产的抗体重组技术生产的抗体。三、基因工程抗体三、基因工程抗体11/21/202457专专 业业 英英 语语

27、antibody,Ab;immunoglobulin,Ig;heavy chain，H;light chain，L;variable region，V;constant region，C；Hypervariable region，HVR;complementarity determining region，CDR；Isotype;allotype;idiotypeId;Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCCMonoclonal antibody,mAb11/21/2024581.名词解释名词解释 Ab、Ig、ADCC、CDR、调理作用、调理作用、单克隆抗体单克隆抗体2.试述免疫球蛋白的结构及生物学功能。试述免疫球蛋白的结构及生物学功能。3.试述各类免疫球蛋白的特性及其功能。试述各类免疫球蛋白的特性及其功能。思思 考考 题题11/21/202459