免疫学课件3 抗体 gaobo

INSTITUTE FOR IMMUNOBIOLOGYDEPARTMENT OF IMMUNOLOGY高波 2015-03-132015-03-13 1一、免疫球蛋白的结构一、免疫球蛋白的结构二、免疫球蛋白的异质性二、免疫球蛋白的异质性三、免疫球蛋白的功能三、免疫球蛋白的功能四、各类免疫球蛋白的特性与功能四、各类免疫球蛋白的特性与功能五、人工制备抗体五、人工制备抗体2抗体抗体生物体最奇妙的分子生物体最奇妙的分子F无限的多样性（无限的多样性（diversity)F功能与结构的双重性功能与结构的双重性 可变区可变区抗原结合抗原结合(特异性特异性specificity)恒定区恒定区生物学效应功能生物学效应功能F分泌型和膜型表达分泌型和膜型表达3Ig基因结构基因结构Tonegawa1987单克隆抗体单克隆抗体Koler,Milstein&Jerne1984放射免疫测定放射免疫测定Yalow1977抗体分子结构抗体分子结构Edelman&Poter1972抗体生成、吞噬抗体生成、吞噬Ehrlich&Metchnikoff1908血清治疗血清治疗von Bering1901与抗体有关的诺贝尔奖获得者4FB细胞接受抗原刺激后增殖分化成浆细胞产生的糖蛋白。细胞接受抗原刺激后增殖分化成浆细胞产生的糖蛋白。基本概念基本概念Ag1Ab1Ag1-Ab1Ag2Ag2Ag2-Ab2F与相应抗原与相应抗原特异性特异性结合。结合。F主要存在于血清中。主要存在于血清中。51）四肽链通过链间二硫键组成）四肽链通过链间二硫键组成H2L2重链：五类重链：五类(isotype:、)轻链：两型轻链：两型(、)一、基本结构一、基本结构VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHinge regionFcCOONH3+免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构 6Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972Gerald Edelman 1929-Nobel Prize in 19727FabFabFcFFPorterPorter主主要要致致力力于于将将抗抗体体中中负负责责与与外外来来抗抗原原结结合合的的部部分分从从抗抗体体中中分分开开，他他发发现现可可利利用用酵酵素素-木木瓜瓜蛋蛋白白(papain)(papain)，将抗体分成三部分。，将抗体分成三部分。HHLLFEdelman将抗体分子假定与其它各种蛋白质一样，由一些 polypeptide链所构成，而他认为polypeptide链间最可能以二硫键结合在一起，故他试图将这些键结打断来观 察 其 中 的 各 条polypeptide链，结果他发现这些氨基酸链单独存在时都不具有任何抗体的功用。8F重链（重链（Heavy chain:H链）链）大约大约500 a.a,糖基糖基(+)类别类别（Class）:H链：链：,.(Ig)IgA,IgG,IgM IgD,IgEF 轻链（轻链（light chain:L链）链）大约大约214 a.a,糖基糖基(-)型别（型别（type）:,重链和轻链（重链和轻链（Heavy&light chains）VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHinge regionFcCOONH3+9F可变区可变区(Variable region,VH/VL,Fv)：结合抗原：结合抗原 VH和和VL：高变区高变区 HVR抗原结合部位抗原结合部位互补决定区互补决定区CDR 骨架区骨架区 FR14F 恒定区恒定区(Constant region,CH/CL)F 绞链区绞链区(Hinge region)The basic structure of immunoglobulins三个功能区三个功能区(Domain)10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 5040 30 2010 0 CDR1CDR2CDR3 抗体分子的多样性抗体分子的多样性 Igl l 链链 的的 氨氨 基基 酸酸 序序 列列酸酸残残基基的的变变异异率率相相应应位位置置上上氨氨基基F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610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。11 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 5040 30 2010 0 CDR1CDR2CDR3 抗 体 分 子 的 多 样 性 酸酸残残基基的的变变异异率率相相应应位位置置上上氨氨基基Diversity and Specificity1213抗抗原原B B细胞表位细胞表位 抗体抗体 CDR表位AbAg14铰链区（铰链区（Hinge region）VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHinge regionFcCOONH3+F特点：特点：1)极富弹性极富弹性2)富含脯氨酸富含脯氨酸F功能功能:1)有利于有利于 Ab 与与Ag的结合的结合2)有利于有利于 Ab 与补体的结合与补体的结合15IgGIgG分子结合抗原前后的构象变化分子结合抗原前后的构象变化Fab段段Fc段段C1q 结结合位点合位点被屏障被屏障结合抗原之前结合抗原之前 CH1CH2暴露的暴露的C1q结结合位点合位点结合抗原之后结合抗原之后16结构域结构域 1）Ig分子中由链内二硫键构成的致密立体球体分子中由链内二硫键构成的致密立体球体(V/C/H)。2）b b-sheet、b b-barrel、immunoglobulin fold。3）CDRs(Hypervariable regions)、FRs(Framework regions)。17免疫球蛋白的结构功能区免疫球蛋白的结构功能区18“Ig-like Domain(Ig样结构域)”19二、免疫球蛋白的其他成分二、免疫球蛋白的其他成分(1)化学本质：浆细胞分泌的多肽链化学本质：浆细胞分泌的多肽链J CHAINJ CHAIN IgA dimer(2)存在：存在：IgM（五聚体）（五聚体）,sIgA（双体）（双体）IgM连接链连接链（joining chain，J链）链）SecretorypieceJoining chain20 SPIgA dimer分泌片分泌片（Secretory Piece，SP)(1)化学本质：化学本质：多肽链多肽链(70kD)(2)来源：上皮细胞来源：上皮细胞J chain（3）作用：）作用：a.帮助帮助IgA穿越黏膜穿越黏膜 b.保护保护s IgA抵抗蛋白酶的水解作用抵抗蛋白酶的水解作用21Secretory IgA(sIgA)Plasma cellsIgA dimerpIgRSPEpithelial Cell22胃蛋白酶胃蛋白酶木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶FcpFcF(ab)2Fab 三、免疫球蛋白的水解片段三、免疫球蛋白的水解片段F木瓜蛋白酶作木瓜蛋白酶作用于用于IgG分子重分子重链间二硫键的链间二硫键的N端侧，将其裂解端侧，将其裂解为为Fab段和段和Fc段。段。胃蛋白酶则切在胃蛋白酶则切在该二硫键之该二硫键之C端端侧，产生侧，产生F(ab)2和和pFc段。段。23F类类(Class):重链重链C区抗原性区抗原性IgG、IgA、IgM、IgD、IgEF亚类亚类(Subclass):重链抗原性重链抗原性/二硫键数目位置二硫键数目位置IgG1-4F型型(Type):轻链轻链C区抗原性区抗原性、F亚型亚型(Subtype):轻链轻链C区区aa差异排列差异排列 114 4免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的异质性免疫球蛋白的类型免疫球蛋白的类型24血清型血清型F免疫球蛋白既可结合抗原，又可作为抗原，激发机体的免疫球蛋白既可结合抗原，又可作为抗原，激发机体的免疫应答，因而也是一类抗原物质。由于免疫球蛋白的遗免疫应答，因而也是一类抗原物质。由于免疫球蛋白的遗传基础不同，不同的免疫球蛋白的抗原性也有差异。利用传基础不同，不同的免疫球蛋白的抗原性也有差异。利用血清学方法测定和分析免疫球蛋白抗原性予以分类，称为血清学方法测定和分析免疫球蛋白抗原性予以分类，称为免疫球蛋白的血清型。免疫球蛋白的血清型。251、同种型同种型(isotype)：同一种属所有个体免疫球蛋白分子共同同一种属所有个体免疫球蛋白分子共同的抗原特异性标志。的抗原特异性标志。由由C区决定区决定。VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHinge regionFc262、同种异型（、同种异型（allotype)：同一种属不同个体间免疫球蛋白分子同一种属不同个体间免疫球蛋白分子所具有的不同的抗原特异性标志。所具有的不同的抗原特异性标志。由由 链、链、链、链、链、链、链链C区区决定。决定。VHCH1CVLCLFabHinge regionFc273、独特型、独特型(idiotype,Id)：每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特每个免疫球蛋白分子所特有的抗原特异性标志。异性标志。由超变区特殊的氨基酸序列及其构型决定。由超变区特殊的氨基酸序列及其构型决定。VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabHinge regionFc281）与相应抗原特异性结合：）与相应抗原特异性结合：Fv2）激活补体：）激活补体：3）结合）结合FcR：促吞噬：促吞噬(opsonization)介导过敏介导过敏 介导细胞毒介导细胞毒(ADCC)免疫调理免疫调理 4）穿过胎盘和粘膜）穿过胎盘和粘膜5）调节免疫功能）调节免疫功能VHCH1CH2CH3CH4VLCLFabFcCOONH3+免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能2930免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能a.31b.免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能32 FcR Antibody-Dependent Cell-mediated Cytotoxicity(抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用)Target cellAbEffector cellTarget cell表达表达Fc受体的组织细胞受体的组织细胞(NK、M、中性粒细胞）、中性粒细胞）通通过识别抗体的过识别抗体的Fc段直接杀伤被抗体包被的的靶细胞。段直接杀伤被抗体包被的的靶细胞。ADCC免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能33抗体的抗病毒效应抗体的抗病毒效应NK靶细胞介导 ADCC经典途径激活补体C1qr2s2调理吞噬作用免疫球蛋白的功能免疫球蛋白的功能34IgGIgMIgAIgEIgD各类免疫球蛋白的特点和功能各类免疫球蛋白的特点和功能35出生后出生后3 3个月开始合成，个月开始合成，3 35 5岁接近成人岁接近成人含量最多含量最多 占血清总占血清总IgIg的的 75%75%产生比较晚，是再次应答的主要抗体产生比较晚，是再次应答的主要抗体半衰期最长半衰期最长(t =23=23天天)分布最广，血管外的主要抗体分布最广，血管外的主要抗体唯一能通过胎盘的唯一能通过胎盘的IgIg激活补体激活补体 IgG1 IgG13 3（经典），（经典），IgG4IgG4（替代）（替代）结合细胞结合细胞 巨噬细胞，单核细胞巨噬细胞，单核细胞调理作用调理作用 NKNK细胞，巨噬细胞细胞，巨噬细胞介导介导ADCCADCC 结合结合SPASPA协同凝集实验协同凝集实验特性：特性：IgG36IgG功能：功能：抗感染的主要抗体抗感染的主要抗体 介导介导 II,IIIII,III型超敏反应型超敏反应介导自身免疫介导自身免疫 调理调理 介导介导 ADCCADCC 固定补体固定补体中和病毒和毒素中和病毒和毒素 抗菌抗菌 抗病毒抗病毒抗外毒素抗外毒素37 IgG四个亚类的特点四个亚类的特点IgG1IgG2IgG3IgG4血清含量血清含量(占占IgG的百分比）的百分比）70 20 6 4 血清半衰期血清半衰期(天天)23 23 7 23通过胎盘通过胎盘 +固定补体固定补体 +结合结合Fc受体受