抗原与抗体是天生的一对课件.ppt

1、第第6 6章章 抗体抗体 antibody,Ab抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁；抗原与抗体是天生的一对，谁也离不了谁；两者既是好朋友，又是一对冤家。两者既是好朋友，又是一对冤家。内内 容容 一、基本概念一、基本概念 二、免疫球蛋白的分子结构二、免疫球蛋白的分子结构 三、抗体的生物学活性三、抗体的生物学活性 四、五类免疫球蛋白的特点与功能四、五类免疫球蛋白的特点与功能 五、免疫球蛋白的抗原性五、免疫球蛋白的抗原性 六、免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性六、免疫球蛋白的基因结构与抗体多样性 的机制的机制 七、抗体的制备七、抗体的制备一、基本概念一、基本概念 1.1.抗体（抗体（Antibody

2、Antibody，AbAb）指指B B淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖、分淋巴细胞受抗原刺激后活化、增殖、分化成为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异化成为浆细胞，产生的能与相应抗原发生特异性结合的免疫球蛋白。性结合的免疫球蛋白。存在形式：存在形式：膜型膜型（membrane immunoglobulin,mIgmembrane immunoglobulin,mIg）B B细胞膜上的抗原受体；细胞膜上的抗原受体；分泌型分泌型(secreted immunoglobulin,sIg)(secreted immunoglobulin,sIg)分泌进入体液分泌进入体液,介导体液免疫应答介导体液免疫应答。

3、2.2.免疫球蛋白（免疫球蛋白（ImmunoglobulinImmunoglobulin，IgIg）指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白指具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白 包括包括：具有免疫活性的正常抗体，没有抗体活性的异常具有免疫活性的正常抗体，没有抗体活性的异常免疫球蛋白。免疫球蛋白。抗体一定是免疫球蛋白；抗体一定是免疫球蛋白；免疫球蛋白不一定都是抗体。免疫球蛋白不一定都是抗体。4.4.体液免疫体液免疫 抗体是机体免疫应答的重要产物，且主要存抗体是机体免疫应答的重要产物，且主要存在于血清及其它体液、外分泌液中，所以将在于血清及其它体液、外分泌液中，所以将抗体介导的免疫称为抗体

4、介导的免疫称为体液免疫。体液免疫。（一）免疫球蛋白的基本结构：（一）免疫球蛋白的基本结构：由四条多肽链组成，呈由四条多肽链组成，呈“Y”Y”或或“T”T”型型 1.1.组成：组成：2 2条长链，又称重链（条长链，又称重链（Heavy chainHeavy chain，H H链）链）：含含450-550aa450-550aa，分子量为，分子量为55-75KD55-75KD。2 2条短链，又称轻链（条短链，又称轻链（Light chainLight chain，L L链）：链）：含含214aa214aa，分子量为，分子量为25KD25KD。2.2.分类、分型：分类、分型：（1 1）根据重链氨基酸组

5、成、序列及结构的差异，将）根据重链氨基酸组成、序列及结构的差异，将Ig Ig 分为五类：分为五类：3.3.分区：分区：根据根据H H、L L链氨基酸组成及序列变化大小，链氨基酸组成及序列变化大小，可分为：可分为：（1 1）可变区（可变区（variable regionvariable region，V V区区）：近氨基端（近氨基端（N N端）端）L L链的链的1/21/2（VLVL）和）和H H链链 的的1/41/4或或1/51/5（VHVH）表位表位 在在V V区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特区内氨基酸组成及序列变化最为剧烈的特定部位。定部位。HVR1,HVR2,HVR3;HVR1,HV

6、R2,HVR3;complementaritycomplementaritydetermining regiondetermining region，VLVL、VHVH的超变区受链内二硫键作用而折叠成的超变区受链内二硫键作用而折叠成特定的空间构型，供抗原决定簇互补结合，特定的空间构型，供抗原决定簇互补结合，故将故将超变区超变区又称为又称为互补决定区互补决定区。Ig Ig超变区结构是该超变区结构是该IgIg分子所独特具有的遗传标分子所独特具有的遗传标记结构，故又称为记结构，故又称为独特型决定簇独特型决定簇。事实上事实上:IgVIgV区的区的超变区超变区、IgIg与抗原结合的与抗原结合的CDRCD

7、R区区及及IgIg的的独特型决定簇独特型决定簇指的是指的是IgIg分子分子V V区中的同一结构区中的同一结构部分，所不同的是分别从其结构特点、功能及部分，所不同的是分别从其结构特点、功能及该区抗原性三个不同角度来表示的。该区抗原性三个不同角度来表示的。骨架区：骨架区：IgIg超变区之外的部位，其氨基酸序列、组成相超变区之外的部位，其氨基酸序列、组成相对保守，称为对保守，称为骨架区骨架区。作用：作用：稳定稳定CDRCDR结构，以利结构，以利IgCDRIgCDR与抗原决定簇精细特与抗原决定簇精细特异地结合。异地结合。（2 2）恒定区）恒定区（constant regionconstant regi

8、on，C C区）区）近羧基端（近羧基端（C C端）端）L L链的链的1/21/2（CLCL）和和H H链的链的3/43/4或或4/54/5（CHCH）（二）（二）IgIg的其它结的其它结构：构：J J链（链（Joining chainJoining chain）由浆细胞合成的酸性由浆细胞合成的酸性糖蛋白。糖蛋白。作用作用:在在IgIg羧基端连接羧基端连接IgIg单体成为双体单体成为双体（SIgASIgA）或五聚体）或五聚体（IgMIgM）稳定多聚体结构、参稳定多聚体结构、参与体内运转。与体内运转。1.1.连接链（连接链（joining chain，J链）链）分泌片（分泌片（secretory

9、piecesecretory piece，SPSP）由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。由粘膜上皮细胞合成的糖蛋白。作用：作用：保护保护SIgASIgA抵抗外分泌液蛋白酶的降解。抵抗外分泌液蛋白酶的降解。利于利于SIgASIgA分泌到粘膜表面。分泌到粘膜表面。（三）（三）IgIg的功能区及功能：的功能区及功能：1.1.定义定义：IgIg的的H H链、链、L L链每隔链每隔110110个氨基酸由链内二硫键个氨基酸由链内二硫键 连结成一个能行使特定功能的球形结构，称为连结成一个能行使特定功能的球形结构，称为IgIg的的 功能区功能区 2.2.功能分区：功能分区：L L链：链：VLVL、CLCL H H链：

10、链：VHVH、CH1CH1、CH2CH2、CH3CH3（CH4CH4）铰链区：位于铰链区：位于CH1CH1、CH2CH2之间，之间，富含大量脯氨酸和二硫键，富含大量脯氨酸和二硫键，不易形成不易形成螺旋；螺旋；对蛋白酶敏感。对蛋白酶敏感。3.3.各功能区的作用：各功能区的作用：1 1）VLVL、VHVH：与抗原特异结合的部位：与抗原特异结合的部位2 2）CLCL、CH1CH1（allotype)allotype)：IgIg同种异型的的遗传标记同种异型的的遗传标记3 3）IgG CH2/IgM CH3IgG CH2/IgM CH3：补体结合位点所在：补体结合位点所在,激活补体激活补体;IgG:Ig

11、G:传递作用传递作用母体的母体的IgGIgG，借助，借助CH2CH2区通过胎盘区通过胎盘 主动传递给胎儿主动传递给胎儿选择性通过胎盘。选择性通过胎盘。sIgA:sIgA:转运作用转运作用分泌型分泌型IgAIgA，粘膜下浆细胞合成，粘膜下浆细胞合成 的的AbAb，转运至粘膜表面，转运至粘膜表面乳腺中的乳腺中的sIgA sIgA。4 4）CH3/CH4CH3/CH4：具有与多种细胞结合的功能。不同的：具有与多种细胞结合的功能。不同的IgIg结结合不同的细胞，产生不同的免疫效应。合不同的细胞，产生不同的免疫效应。opsonizationopsonization，ADCCADCC，I I型超敏反，型超

12、敏反，与与SPASPA结合结合（5 5）CH1/CH2:CH1/CH2:铰链区发生构型变化（铰链区发生构型变化（变构）。变构）。利于结合抗原；利于结合抗原；利于激活补利于激活补激活补体激活补体。（5 5）铰链区：）铰链区：利于抗体分子超变区与抗原决定簇吻合利于抗体分子超变区与抗原决定簇吻合结合结合抗原抗原。AgAg和和AbAb结合后，铰链区发生构型变化，使存在结合后，铰链区发生构型变化，使存在于于CH2CH2区补体结合位点暴露，使补体得以结区补体结合位点暴露，使补体得以结合合激活补体激活补体。（papainpapain）酶解部位酶解部位：重链间二硫键近氨基：重链间二硫键近氨基端端形成片段形成片

13、段：两个相同的单价抗原：两个相同的单价抗原结合片段（结合片段（FabFab）;一个可结晶片段（一个可结晶片段（FcFc）功能：功能：FabFab：与抗原特异结合，单价结：与抗原特异结合，单价结合，肉眼不可见（凝集、沉合，肉眼不可见（凝集、沉淀反应）淀反应）FcFc：保留重链的抗原性及相应功：保留重链的抗原性及相应功能区的生物活性能区的生物活性 酶解部位：酶解部位：重链间二硫键近羧基端重链间二硫键近羧基端形成片段：形成片段：双价的抗原结合片段：双价的抗原结合片段：F(ab)F(ab)2 2、pFcpFc功能：功能：F(ab)F(ab)2 2：与抗原特异结合，呈双价结合的。：与抗原特异结合，呈双价

14、结合的。pFcpFc：无任何生物活性的小分子多肽碎片。：无任何生物活性的小分子多肽碎片。3.Ig3.Ig水解片段研究意义水解片段研究意义 阐明阐明IgIg的结构及生物活性；的结构及生物活性；应用治疗：经酶降解的应用治疗：经酶降解的IgIg，经浓缩制备，提高，经浓缩制备，提高疗效，可减少超敏反应的发生。疗效，可减少超敏反应的发生。1 1特异性结合抗原（特异性结合抗原（Fab;VL/VH;HVR;CDR)Fab;VL/VH;HVR;CDR)2 2激活补体：激活补体：IgGIgG、IgMIgM3 3与组织细胞结合与组织细胞结合 调理吞噬作用：调理吞噬作用：IgGIgG、IgMIgM ADCC ADC

15、C作用：作用：IgGIgG、IgAIgA、IgEIgE I I型超敏反应：型超敏反应：IgEIgE4 4与葡萄球菌与葡萄球菌A A蛋白结合：蛋白结合：IgGIgG5 5选择性传递：选择性传递：IgGIgG（胎盘），（胎盘），SIgASIgA（粘膜）（粘膜）6 6具有抗原性：分类鉴定，分离纯化，具有抗原性：分类鉴定，分离纯化，免疫诊断，自身免疫。免疫诊断，自身免疫。1 1）分）分4 4个亚类：个亚类：IgG1IgG1、IgG2IgG2、IgG3IgG3、IgG4IgG4 （激活补体能力：（激活补体能力：IgG3,IgG1,IgG2)IgG3,IgG1,IgG2)2 2）血清含量最高（）血清含量最

16、高（75%75%），分子量最小），分子量最小 3 3）半衰期长）半衰期长(21(21天左右天左右),),出生后出生后3 3月开始合成月开始合成 4 4）唯一通过胎盘的）唯一通过胎盘的IgIg（IgG4IgG4不通过胎盘）不通过胎盘）5)5)其其FcFc段与段与SPA(SPA(葡萄球菌蛋白葡萄球菌蛋白A)A)结合结合 6 6）抗感染抗体（抗菌、抗病毒、中和毒素）抗感染抗体（抗菌、抗病毒、中和毒素;ADCC);ADCC)参与自身免疫、超敏反应。参与自身免疫、超敏反应。IgGIgG是再次免疫的主要抗体。是再次免疫的主要抗体。1 1）分子量最大）分子量最大(存在于血流中，抗败血症存在于血流中，抗败血症

17、),),血清含量占血清含量占5%-10%5%-10%。2 2）合成最早）合成最早(半衰期短，半衰期短，5d)5d)，用于早期诊断、产前诊断，用于早期诊断、产前诊断 3 3）具有强大的调理、激活补体及杀菌作用具有强大的调理、激活补体及杀菌作用 4 4）血型抗体主要为）血型抗体主要为IgM,IgM,也有少量分泌型也有少量分泌型IgMIgM。5 5）mIgMmIgM，是，是B B细胞的重要表面标志，是最早出现的细胞的重要表面标志，是最早出现的BCRBCR。1 1）血清型）血清型IgAIgA：，存在于血清中，免疫作用弱。，存在于血清中，免疫作用弱。2 2）分泌型）分泌型IgAIgA：存在于乳汁、唾液及

18、外分泌液中存在于乳汁、唾液及外分泌液中 局部免疫防御（第一道防线）：局部免疫防御（第一道防线）：激活补体（替代途径）激活补体（替代途径）免疫调理作用、免疫调理作用、ADCCADCC IgA IgA的跨细胞膜转运的跨细胞膜转运:带有带有J J链的链的IgAIgA多聚体，与粘膜上皮细胞表达多聚体，与粘膜上皮细胞表达poly-Ig poly-Ig 受受体（体（pLgR)pLgR)结合；被细胞吞噬，在转运小体里再被转运结合；被细胞吞噬，在转运小体里再被转运到粘膜表面。到粘膜表面。（1 1）血清含量低（）血清含量低（1%1%）（2 2）B B细胞分化受体（细胞分化受体（3 3）防止免疫耐受）防止免疫耐受

19、（成熟（成熟B B细胞表达细胞表达mIgMmIgM和和IgDIgD；BaBa与与BmBm细胞无细胞无mIgD)mIgD)（1 1）正常时含量极低（）正常时含量极低（0.002%0.002%）（2 2）两类）两类FcFc受体：受体：高亲和力受体高亲和力受体(Fc(FcRI)RI):与与I I型超敏反应有关型超敏反应有关 低亲和力受体低亲和力受体(Fc(FcR)R):与与ADCCADCC有关有关1.1.同种型：同种型：指同一物种内所有个体共有的指同一物种内所有个体共有的IgIg的抗的抗原特异性结构。同种型抗原决定簇存在于原特异性结构。同种型抗原决定簇存在于IgIg的的CHCH、CLCL区。区。2.

20、2.同种异型同种异型：指同一物种内不同个体间的：指同一物种内不同个体间的IgIg在抗在抗原性上的差异。同种异型抗原决定簇存在于原性上的差异。同种异型抗原决定簇存在于IgIg的的CH1CH1、CLCL区的特定部位。区的特定部位。3.3.独特型独特型：同一个体内不同：同一个体内不同B B细胞克隆产生的细胞克隆产生的Ig VIg V区的抗原特异性各不相同，其超变区各自具备区的抗原特异性各不相同，其超变区各自具备的独特抗原决定簇结构，称为的独特抗原决定簇结构，称为抗体的独特型抗体的独特型。独特型决定簇存在于独特型决定簇存在于IgIg的超变区的超变区。1.Ig1.Ig重链重链VDJVDJ基因重排及基因重

21、排及C C基基因类别转换因类别转换 V V区：区：V V、D D、J J基因编码基因编码 V V基因：基因：CDR1CDR1、CDR2CDR2 D D基因及基因及V-DV-D：大部分大部分CDR3CDR3 D-J D-J基因：基因：CDR3CDR3其余部分及其余部分及骨架区骨架区 C C区：区：1.1.H H基因库基因库（重链基因连（重链基因连 锁群）第锁群）第1414号染色体号染色体2.2.基因库基因库（链基因连链基因连 锁群）第锁群）第2 2号染色体号染色体3.3.基因库基因库（链基因连链基因连 锁群）第锁群）第2222号染色体号染色体2.Ig轻链基因结构与轻链基因结构与VJ重排重排（1）

22、Ig 型轻链基因：型轻链基因：V、J、C V基因：基因：CDR1、CDR2 V-J基因：基因：CDR3 C基因：基因：C区区（2）Ig型轻链基因：型轻链基因：V、J、C V基因：基因：CDR1、CDR2 V-J：CDR3 C基因：基因：C区区Human antibody genes(三三)Ig)Ig的基因结构及其重排和表达的基因结构及其重排和表达1.1.链链:V(V(约约100100个个)、J(5J(5个个)、C(1C(1个个)2.2.链链:V(V(约约3030个个)、J-C(4J-C(4个个)3.H3.H链链:V V基因基因(约约9595个个)D D基因基因(27(27个个)J J基因基因(

23、6(6个个)C C基因基因(9(9个个)1.1.定义定义 一个一个B B细胞克隆在分化过程中细胞克隆在分化过程中V-D-JV-D-J功能功能性基因片段保持不变，而发生性基因片段保持不变，而发生C C基因重排，使其表基因重排，使其表达的抗体分子发生达的抗体分子发生H H链类的改变，称为类别转换链类的改变，称为类别转换（class switchingclass switching）。2.2.举例举例 B B细胞克隆细胞克隆 IgM IgM IL-5IL-5IgA(五五)抗体多样性机制抗体多样性机制:1.Ig 1.Ig受多基因控制受多基因控制 2.V-D-J2.V-D-J及及V-JV-J连接的多样性

24、连接的多样性 3.3.体细胞的基因突变体细胞的基因突变 4.H 4.H、L L链的随机组合链的随机组合七七、抗体的制备、抗体的制备1.1.多克隆抗体多克隆抗体(PcAb(PcAb，polyclonal polyclonal antibody)antibody)第一代抗体第一代抗体多数天然抗原具有多种抗原决定簇多数天然抗原具有多种抗原决定簇,注入机体后可刺激多个注入机体后可刺激多个B B细胞克隆发细胞克隆发生免疫应答生免疫应答,产生多种相应抗体产生多种相应抗体-这种由多个克隆细胞产生的多种抗这种由多个克隆细胞产生的多种抗体混合物体混合物,即为多克隆抗体即为多克隆抗体.一、多克隆抗体（一、多克隆抗

25、体（polyclonal antibodypolyclonal antibody），），第一代抗体第一代抗体 1.1.定义定义 指由不同指由不同B B细胞克隆产生细胞克隆产生 的针对抗原物质中多种抗原决的针对抗原物质中多种抗原决 定簇的多种抗体混合物。定簇的多种抗体混合物。如如:免疫血清（含多种特异性、免疫血清（含多种特异性、抗体）。抗体）。2.2.实际意义实际意义 （1 1）预防、治疗感染性疾病）预防、治疗感染性疾病 （2 2）临床诊断）临床诊断七、抗体的制备七、抗体的制备 二、单克隆抗体（二、单克隆抗体（monoclonal antibody,McAb），），第二代抗体第二代抗体 1.1.

26、定义定义 由单一克隆由单一克隆B B细胞杂交瘤产生的，只识别抗细胞杂交瘤产生的，只识别抗 原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体。2.2.特点特点 具有高度均一性。具有高度均一性。3.3.杂交瘤细胞杂交瘤细胞 骨髓瘤细胞骨髓瘤细胞 无限增殖；无限增殖；免疫免疫B B细胞细胞 合成、分泌特异性抗体。合成、分泌特异性抗体。4.4.杂交瘤技术杂交瘤技术 HATHAT培养基：次黄嘌培养基：次黄嘌(H),(H),氨基蝶呤氨基蝶呤(A)(A)和胸腺嘧和胸腺嘧 啶核苷啶核苷(T)(T)。3.3.基因工程抗体基因工程抗体(GeAb):(GeAb):第三代抗体第三代抗体 由基因重组技术制备的抗体由基因重组技术制备的抗体,称为基因工程抗称为基因工程抗体。体。嵌合抗体嵌合抗体(chimeric Ab)人源抗体（人源抗体（humanized Ab)双特异性抗体（双特异性抗体（bispecific Ab)Fab/ScFV（single chain FV fragment)单域抗体（单域抗体（single chain Ab)抗体的结构与功能的关系，抗体的结构与功能的关系，所展现出的生物学功能是其结构的所展现出的生物学功能是其结构的完美表演者。完美表演者。