分子免疫学-免疫球蛋白课件.ppt
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- 分子 免疫学 免疫球蛋白 课件
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1、分子免疫学分子免疫学 免疫球蛋免疫球蛋白白 免疫球蛋白 抗体的抗体的发现及特性发现及特性 免疫球蛋白的分子免疫球蛋白的分子结构结构 免疫球蛋白分子的免疫球蛋白分子的功能功能 抗体的抗体的异质性异质性 免疫球蛋白基因的免疫球蛋白基因的遗传控制遗传控制 抗体的抗体的制备制备 思考题思考题抗体的发现及特性抗体的发现及特性 1890年年,Behring发现抗毒素发现抗毒素 40年代年代,Tiselius和和Kabat采用电泳技术研究抗体采用电泳技术研究抗体 1968年年WHO决定决定1890年,年,Behring发现发现白喉外毒素白喉外毒素动物(发病)动物(发病)提取血清提取血清注射另外动物注射另外动
2、物血清血清+毒素毒素动物不发病动物不发病动物不发病动物不发病说明:血清中存在一种能中和毒素的部分:说明:血清中存在一种能中和毒素的部分:抗毒素(抗体抗毒素(抗体Antibody,Ab)刺激机体产生抗体的物质:刺激机体产生抗体的物质:抗原(抗原(Antigen,Ag)白喉外毒素白喉外毒素40年代,年代,Tiselius和和Kabat当时认为:抗体就是当时认为:抗体就是球蛋白球蛋白(丙球),丙球就是抗体。(丙球),丙球就是抗体。后来发现:抗体大部分局限在后来发现:抗体大部分局限在区,区,少部分延伸至其它区。少部分延伸至其它区。1968年年WHO决定决定 将具有抗体活性或化学结构与抗体相似的将具有抗
3、体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白统称为球蛋白统称为-免疫球蛋白免疫球蛋白(Immunoglobulin,Ig)分泌型:血清抗体分泌型:血清抗体膜型:膜型:B细胞膜上的抗原受体细胞膜上的抗原受体 将机体受抗原刺激后出现的能与抗原发生将机体受抗原刺激后出现的能与抗原发生特异性结合,具活性的球蛋白特异性结合,具活性的球蛋白-抗体抗体(Antibody,Ab)抗体是抗体是Ig,而,而Ig并非都是抗体并非都是抗体二二.免疫球蛋白分子结构免疫球蛋白分子结构 基本结构基本结构 立体结构立体结构 功能区功能区 其他成分其他成分 水解片段水解片段(一)基本结构(一)基本结构 组成组成 命名命名 分区分区组成由
4、一对较长的和一对较短的多肽链组成由一对较长的和一对较短的多肽链组成四条多肽链四条多肽链长链长链:重链重链(HeavyChain,H链链),),450-550aa,55-57KD短链短链:轻链轻链(LightChain,L链链),),214aa,24KD二硫键:二硫键:H链和链和L链之间,两条链之间,两条H链之间链之间由由二硫键二硫键连接,呈连接,呈Y型型N端C端命命名名H H链链:分五类分五类 、链链 IgD IgD、IgMIgM、IgG IgG、IgE IgE、IgA IgA L L链链:分两型分两型 型和型和型型分分区区N端:端:aa序列变化(序列变化(110个残基)个残基)C端端:则相对
5、稳定:则相对稳定(1)可变区()可变区(Variableregion,V区)区)近近N端:端:V区区=1/2L链链+1/4(1/5)H链链(2)恒定区()恒定区(Constantregion,C区)区)近近C端:端:C区区=1/2L链链+3/4(4/5)H链链(3)铰链区铰链区高变区(高变区(hypervariableregio,HVR)可变区中某些区域的可变区中某些区域的aa组成和排列特别组成和排列特别易变化或具更高的变易性。易变化或具更高的变易性。VL28-3549-5691-98VH29-3149-5895-102HVR1HVR2HVR3CDR1CDR2CDR3CDR(互补决定区):(互
6、补决定区):Ig的抗原结合部位和抗原的抗原结合部位和抗原表位互补结合部位,决定抗体的特异性。表位互补结合部位,决定抗体的特异性。可变区可变区铰链区铰链区位于CH1和CH2之间,富含脯aa,富有弹性,可自由折叠 意义:能使V区与不同距离的抗原结合 补体结合位点易于暴露 IgM和IgE无铰链区立体结构立体结构0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220504030 20100 CDR1CDR2CDR3抗体分子的多样性酸残基的变异率相应位置上氨基Diversity and Specif
7、icityIg功能区功能区n L链:链:VL、CLn H链:链:IgG、IgA、IgD:VH、CH1、CH2、CH3 IgM、IgE:VH、CH1、CH2、CH3、CH4功能区的作用功能区的作用VL、VH:抗原结合部位抗原结合部位HVR(CDR)与抗原表位结合)与抗原表位结合CH1、CL:遗传标志所在:遗传标志所在IgG-CH2:补体结合位点,通过胎盘部位:补体结合位点,通过胎盘部位CH3:与各种组织表面:与各种组织表面IgGFc受体受体(FcR)结合部位)结合部位IgM:CH3:补体结合位点:补体结合位点IgE:CH2、CH3:与肥大细胞、嗜碱性与肥大细胞、嗜碱性粒细胞的粒细胞的(IgEFc
8、受体受体FcR)结合部位)结合部位Ig的其他片段的其他片段J链链(JoiningChain):连接两个或两个以上连接两个或两个以上Ig单体作用单体作用SIgA:二聚体:二聚体IgM:五聚体五聚体分泌片分泌片SP(SecretoryPiece):是是SIgA上上的一个辅助成分的一个辅助成分上皮细胞合成,分泌到黏膜细胞表面上皮细胞合成,分泌到黏膜细胞表面作用:具抵抗外分比液中蛋白水解酶作用:具抵抗外分比液中蛋白水解酶的降解作用,稳定的降解作用,稳定SIgA的作用。的作用。水解片段水解片段木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶IgG2Fab段段+Fc段段(抗原结合片段)(可结晶片段)抗原结合片段)(可结晶片段)胃蛋白
9、酶胃蛋白酶IgGF(ab)2段段+pFc段段(抗原结合片段)抗原结合片段)碎片碎片意义:意义:F(ab)2段保持了与抗原结合的生物学活性,段保持了与抗原结合的生物学活性,又减少了又减少了Fc段的生物学活性。可应用于生物段的生物学活性。可应用于生物制品研究,如精致抗毒素等。制品研究,如精致抗毒素等。三免疫球蛋白的生物学特性三免疫球蛋白的生物学特性 特异性特异性结合抗原结合抗原:活化补体:活化补体:IgM,IgG1,IgG2,IgG3-经典途径经典途径凝聚的凝聚的IgA,IgG4,IgE-旁路途径旁路途径 结合结合Fc受体受体:Ig+AgIg的的Fc段活化段活化与细胞表面的与细胞表面的Fc受体结合
10、受体结合 通过胎盘通过胎盘 与Ag的结合具有高度特异性,必须是超变区与抗原的空间构象完全吻合。与抗原结合后,可介导体内的多种生理和病理效应(中和病毒、毒素,介导炎症反应),体外可产生凝集、沉淀现象用于检测等 特异性结合抗原特异性结合抗原结合结合Fc受体受体 介导介导I型超敏反应型超敏反应 调理调理吞噬作用吞噬作用 发挥发挥ADCC作用作用介导介导I型超敏反应型超敏反应:IgE由于其由于其Fc段结构的特异性,段结构的特异性,可在游离情况下与相应的可在游离情况下与相应的Fc受体结合受体结合肥大细胞肥大细胞IgEFcR嗜硷性粒细胞嗜硷性粒细胞一旦一旦Ag与与IgE结合,触发细胞脱颗粒,产生结合,触发
11、细胞脱颗粒,产生I型超敏反应。型超敏反应。调理吞噬作用:调理吞噬作用:抗原与抗体结合后,能增强吞噬细胞的吞噬活性抗原与抗体结合后,能增强吞噬细胞的吞噬活性。发挥发挥ADCC作用作用靶细胞抗原靶细胞抗原+IgGIgGFc段活化段活化+FcR中性粒细胞,单核细胞,中性粒细胞,单核细胞,M,NK发挥对靶细胞的直接杀伤作用发挥对靶细胞的直接杀伤作用通过胎盘通过胎盘IgG:唯一通过胎盘的免疫球蛋白唯一通过胎盘的免疫球蛋白母体的母体的IgGCH2滋养层细胞内吞滋养层细胞内吞主动外排主动外排胎儿体内胎儿体内吞噬囊泡中有吞噬囊泡中有IgG的的Fc受体而无其他受体而无其他Ig受体,受体,且且IgG与与FcR结合
12、后得以避免被酶水解结合后得以避免被酶水解三三.抗体的抗体的异质性异质性抗原抗原A/B-机体机体-抗体抗体A/B(识别不同抗原识别不同抗原)Ig可变区(可变区(CDR)差异)差异抗原抗原A-机体机体-抗体抗体A(IgM/IgG)(识别同一抗原)(识别同一抗原)Ig恒定区差异恒定区差异抗体异质性抗体分子的多样性抗体异质性抗体分子的多样性抗体恒定区的异质性抗体恒定区的异质性Ig Ig 类型类型 抗体异质性产生因素抗体异质性产生因素 外源性外源性Ig Ig 多样性多样性 内源性内源性Ig Ig 血清型血清型1)类与亚类:类:IgG、IgM、IgA、IgD、IgE亚类:IgA:IgA1、IgA2(1、2
13、)IgG:IgG1IgG4(1、4)尚未发现IgM,IgD,IgE有不同亚类2)型与亚型:型:和,:=2:1(人)亚型:1-4四个亚型Ig Ig 类型类型Ig Ig 多样性多样性q自然界多种不同的抗原(表位)诱导自然界多种不同的抗原(表位)诱导 机体产生多种不同的特异性抗体机体产生多种不同的特异性抗体q 同一种抗原(表位)诱导机体产生特同一种抗原(表位)诱导机体产生特 异性相同、类型不同的抗体异性相同、类型不同的抗体Ig Ig 血清型血清型q IgIg具有双重性:具有双重性:与相应抗原发生特异性结合抗体特性与相应抗原发生特异性结合抗体特性 可诱导机体产生特异性抗体抗原特性可诱导机体产生特异性抗
14、体抗原特性q 类型:类型:同种型同种型、同种异型同种异型、独特型独特型同种型(同种型(Isotype)存在同种抗体分子中的抗原表位存在同种抗体分子中的抗原表位同一种属所有个体同一种属所有个体Ig分子共有的抗原特异性标志分子共有的抗原特异性标志具种属特异性,为种属型标志,存在具种属特异性,为种属型标志,存在IgC区区。同种异型(同种异型(Allotype)同一种属不同个体间的同一种属不同个体间的Ig分子所具有的不同抗分子所具有的不同抗原特异性,因而可在同种异体间诱导免疫反应。原特异性,因而可在同种异体间诱导免疫反应。为个体型标志,存在为个体型标志,存在IgC区、区、V区。区。独特型(独特型(Id
15、iotype,Id)同一个体不同抗体形成细胞所产生的同一个体不同抗体形成细胞所产生的Ig分子的分子的V区的抗原性不同(区的抗原性不同(CDR序列)。序列)。A1B1Ab1A2机体机体B2Ab2(HVR序列)序列)A3B3Ab3B4Ab4(抗(抗-Ab1)B5Ab5(抗(抗-Ab2)B6Ab6(抗(抗-Ab3)独特型抗原表位(独特型抗原表位(Id)-抗独特型抗体(抗独特型抗体(AId)独特型表位独特位,独特型表位独特位,存在存在Ig的的V区区五免疫球蛋白基因的遗传控制五免疫球蛋白基因的遗传控制 Ig的基因的基因定位和基因库定位和基因库 Ig基因片段基因片段重排重排 Ig的基因的基因多样性多样性
16、Ig的基因的基因生物合成生物合成 Ig的的类型转化类型转化Ig的基因定位的基因定位免疫球蛋白基因定位免疫球蛋白基因定位编码的肽链编码的肽链基因符号基因符号基因定位(人)基因定位(人)H链链IGH第第14号号链链IG第第6号号链链IG第第16号号基因库基因库H链:链:VH:VH,DH,JH(可变区基因、多样性基因、连接基因)CH:5-C-C-C3-C1-C1-C2-C4-C-C2-3L链:链:链:链:V,JC链:链:VJ-C(JC两群基因并不分开)两群基因并不分开)人类H链基因重排vV区区:VH:功能基因片段约51个,编码靠N段的CDR1,CDR2和3个骨架区(FR1-3)DH:功能基因片段约3
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