抗体及基因重排课件.ppt

1、抗体及基因重排抗体及基因重排（Antibody,AbAntibody,Ab）遵义医学院遵义医学院 孙万邦孙万邦抗体（抗体（antibodyantibody，AbAb）是是B B淋巴细淋巴细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞接受抗原刺激后增殖分化为浆细胞，由浆细胞合成、分泌能与相应胞，由浆细胞合成、分泌能与相应抗原特异性结合的抗原特异性结合的免疫球蛋白免疫球蛋白（immunoglobulinimmunoglobulin，IgIg）。抗体主要存在于血清中，也存在于抗体主要存在于血清中，也存在于各种体液中。各种体液中。11.1 Ab11.1 Ab（IgIg）的基本结构及多样性）的基本结构及多样性 Ig

2、Ig分子的基本结分子的基本结构是由两条相同构是由两条相同的重链和两条相的重链和两条相同的轻链通过二同的轻链通过二硫键连接而成的硫键连接而成的四肽链结构四肽链结构,称称为为IgIg的单体。的单体。一、重链和轻链一、重链和轻链 1.1.重链重链（heavy heavy chain chain，H H链）链）Ig Ig的重链由的重链由450550450550个氨基酸残基组成，个氨基酸残基组成，分子量约为分子量约为5075kD5075kD。重链重链 根据重链免疫原性的不同，可将重链分为根据重链免疫原性的不同，可将重链分为、和和五类（五类（classclass），），与轻链结合为与轻链结合为IgMIgM

3、、IgGIgG、IgAIgA、IgDIgD和和IgEIgE。某些又可亚类。某些又可亚类。分为四个亚类（分为四个亚类（1-41-4），分为分为2 2个亚类（个亚类（1-21-21-21-2）。）。2 2轻链轻链（light chainlight chain，L L链）链）IgIg的轻的轻链约含链约含214214个氨个氨基酸，约为重基酸，约为重链的链的1/21/2，分子，分子量约量约25kD25kD。轻链轻链轻链免疫原性的不同，分为轻链免疫原性的不同，分为、两型。两型。同一个体内可存在分别带有为同一个体内可存在分别带有为和和链链的的IgIg分子，同一天然分子，同一天然IgIg分子中不可能同分子中不

4、可能同时有时有和和链，两条轻链的型别必然相链，两条轻链的型别必然相同。同。二、可变区和恒定区二、可变区和恒定区 1.1.可变区可变区 IgIg近近氨基端轻链的氨基端轻链的1/21/2和重链的和重链的1/41/4（、）或）或1/51/5（、）.可变区可变区 氨基酸排列顺序氨基酸排列顺序在不同抗体分子在不同抗体分子间变化较大称为间变化较大称为可变区（可变区（variable variable regionregion，V V区）区）。2.2.恒定区恒定区 IgIg分子近分子近C C端，轻链端，轻链的的1/21/2和重链的和重链的3/43/4（或（或4/54/5）区域中氨）区域中氨基酸的数量、种类基

5、酸的数量、种类、排列顺序及含糖、排列顺序及含糖量均较为恒定，称量均较为恒定，称为恒定区（为恒定区（constant regionconstant region，C C区）。区）。重链和轻链的恒重链和轻链的恒定区分别称为定区分别称为CHCH和和CLCL。IgIg的的C C区与抗体区与抗体的生物学功能相的生物学功能相关。关。二、铰链区二、铰链区 铰链区铰链区 在在CH1CH1和和CH2CH2之间之间，即重链的链间二，即重链的链间二硫键连接处附近，硫键连接处附近，有一个可转动的铰有一个可转动的铰链区（链区（hinge hinge regionregion）。）。含较多的脯氨酸残含较多的脯氨酸残基，富

6、于柔性，可基，富于柔性，可赋予较大的自由活赋予较大的自由活动度。该区由于是动度。该区由于是一段较伸展的肽链一段较伸展的肽链，对蛋白酶敏感，对蛋白酶敏感，易被木瓜蛋白酶、易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解。胃蛋白酶水解。三、水解片段三、水解片段 在一定条件下，可在一定条件下，可通过蛋白酶将通过蛋白酶将IgIg消消化成不同的片段，化成不同的片段，从而研究从而研究IgIg的结构的结构和功能，最常用的和功能，最常用的蛋白酶是木瓜蛋白蛋白酶是木瓜蛋白酶和胃蛋白酶。酶和胃蛋白酶。Figure 3-3 木瓜蛋白酶（木瓜蛋白酶（papainpapain）的水解部位位于的水解部位位于IgIg铰链区重链间二硫键近铰链区

7、重链间二硫键近N N端处，水解后可得端处，水解后可得到到2 2个相同的抗原结合片段（个相同的抗原结合片段（fragment of fragment of antigen bindingantigen binding，FabFab）和）和1 1个可结晶的片个可结晶的片段（段（fragment crystallizablefragment crystallizable，FcFc）。）。FabFab段具有抗体活性的部分，可单价与抗原段具有抗体活性的部分，可单价与抗原结合；结合；FcFc段不能与抗原结合，保留了段不能与抗原结合，保留了IgIg重链的免重链的免疫原性及其相应功能区的生物学活性。疫原性及其

8、相应功能区的生物学活性。Figure 3-3 part 1 of 2胃蛋白酶胃蛋白酶水解片段水解片段 用胃蛋白酶（用胃蛋白酶（pepsinpepsin）可使）可使IgIg在重链间二在重链间二硫键近硫键近C C端处断开，获得端处断开，获得1 1个仍由二硫键连个仍由二硫键连接的接的F F（abab）2 2片段和若干小分子多肽碎片片段和若干小分子多肽碎片pFcpFc。F F（abab）2 2是由两个是由两个FabFab及铰链区组及铰链区组成，可同时结合两个抗原表位。成，可同时结合两个抗原表位。pFcpFc无生无生物活性。物活性。白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精白喉或破伤风抗毒素经胃蛋白酶消化后精

9、制的制剂，由于去除了重链的制的制剂，由于去除了重链的FcFc段可减少段可减少超敏反应的发生。超敏反应的发生。Figure 3-3 part 2 of 2四、Ig Ig的其他结构的其他结构 1 1、J J链链 连接链（连接链（joining chainjoining chain，J J链）是由浆细链）是由浆细胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可将单体将单体IgIg连接为多聚体并使之稳定。如连连接为多聚体并使之稳定。如连接分泌型接分泌型IgAIgA（secretory IgAsecretory IgA，SIgASIgA）成）成双体，连接双体，连接IgMIgM成为

10、五聚体。成为五聚体。2.2.分泌片分泌片 分泌片（分泌片（secretory piecesecretory piece，SPSP）又称分泌）又称分泌成分（成分（secretory componnentsecretory componnent，SCSC），是），是由粘膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共由粘膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共价形式与价形式与IgAIgA二聚体结合，使其成为分泌型二聚体结合，使其成为分泌型IgAIgA（SIgASIgA）。其功能是保护）。其功能是保护SIgASIgA免受外分免受外分泌液中蛋白水解酶的水解作用，并能介导泌液中蛋白水解酶的水解作用，并能介导SIgASIgA转运

11、，是其分泌至粘膜表面，发挥粘转运，是其分泌至粘膜表面，发挥粘膜免疫作用。膜免疫作用。五、高变区五、高变区（抗体分子立体结构）（抗体分子立体结构）重链和轻链重链和轻链V V区（区（VHVH和和VLVL）中各有）中各有3 3个区域的氨基酸组个区域的氨基酸组成和排列顺序变化成和排列顺序变化最为明显，称为高最为明显，称为高变区或超变区（变区或超变区（hypervariable hypervariable regionregion，HVRHVR）。）。六、功能区的功能六、功能区的功能 1.VH1.VH、VLVL：是：是IgIg分子特异性识别和结合抗分子特异性识别和结合抗原的部位。原的部位。由于超变区的氨

12、基酸组成和排列随所结合由于超变区的氨基酸组成和排列随所结合的抗原特异性不同而不同，故其氨基酸的的抗原特异性不同而不同，故其氨基酸的种类和排列顺序千变万化，可形成很多能种类和排列顺序千变万化，可形成很多能与不同特异性抗原表位结合的抗体。与不同特异性抗原表位结合的抗体。2.CL2.CL和和CH1CH1：某些同种异某些同种异型的遗传标型的遗传标记存在于该记存在于该区。区。3.IgG3.IgG的的CH2CH2和和IgMIgM的的CH3CH3：有：有补体补体C1qC1q的结合的结合位点位点(CR1)(CR1)，与，与补体经典途径补体经典途径的激活有关。的激活有关。IgGIgG的的CH2CH2可通可通过胎

13、盘。过胎盘。4.CH34.CH3或或CH4CH4：可与多种细胞表面的：可与多种细胞表面的相应的相应的FcFc受体结合，产生不同的免受体结合，产生不同的免疫效应疫效应。溶细胞、细菌，调理作用，溶细胞、细菌，调理作用，ADCCADCC作用，作用，中和毒素，致超敏反应中和毒素，致超敏反应11.2 11.2 五类五类IgIg的特性和功能的特性和功能一、一、IgG IgG IgGIgG的功能和结构在五类的功能和结构在五类IgIg中研究得最为充中研究得最为充分。人类分。人类IgIg共有共有4 4个亚类，即个亚类，即IgGIgG1 1、IgGIgG2 2、IgGIgG3 3和和IgGIgG4 4。IgGIg

14、G主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，是主要由脾脏和淋巴结中浆细胞合成，是血清中含量最多（约占血清血清中含量最多（约占血清IgIg总量的总量的75%75%）、半衰期最长（约、半衰期最长（约2323天）的天）的IgIg；机体在出生后机体在出生后3 3个月就开始产生个月就开始产生IgGIgG，3 35 5岁达到成人水平。岁达到成人水平。IgGIgG抗病毒和细菌感染，中和毒素的重要抗抗病毒和细菌感染，中和毒素的重要抗体，多数抗菌、抗病毒和抗毒素的抗体均体，多数抗菌、抗病毒和抗毒素的抗体均为为IgGIgG类。类。IgGIgG的的FcFc段可与多种细胞表面的段可与多种细胞表面的FcRFcR结合结合，发挥调理

15、作用及，发挥调理作用及ADCCADCC效应。效应。IgGIgG的某些亚的某些亚类有亲细胞性，与类有亲细胞性，与I I型超敏反应发生有关；型超敏反应发生有关；还可与葡萄球菌还可与葡萄球菌A A蛋白（蛋白（staphlococcus staphlococcus protein Aprotein A，SPASPA）结合。某些自身抗体，）结合。某些自身抗体，也多属也多属IgGIgG类。类。IgGIgG是五类是五类IgIg中中唯一可主动穿唯一可主动穿过胎盘的过胎盘的IgIg，对防止新生儿对防止新生儿感染有重要作感染有重要作用。用。二、二、IgM IgM IgMIgM为五聚体，在五类为五聚体，在五类IgI

16、g中分子量最大中分子量最大，又称为巨球蛋白，又称为巨球蛋白，含量约血清含量约血清IgIg总量的总量的10%10%。胚胎晚期开始合成或是在抗原刺激诱胚胎晚期开始合成或是在抗原刺激诱导的体液免疫应答中最早产生的导的体液免疫应答中最早产生的IgIg。IgMIgM也是初次免疫应答中的主要也是初次免疫应答中的主要IgIg，由，由于其不能通过胎盘，因此脐血中于其不能通过胎盘，因此脐血中IgMIgM异异常增高提示胎儿有宫内感染；常增高提示胎儿有宫内感染；病人血清特异性病人血清特异性IgMIgM水平增高，表明有近期水平增高，表明有近期感染，因此检测该指标有助感染性疾病的感染，因此检测该指标有助感染性疾病的早期

17、诊断。早期诊断。由于由于IgMIgM具有较多的补体结合位点，因具有较多的补体结合位点，因此具有较此具有较IgGIgG更强大的激活补体经典途更强大的激活补体经典途径的能力，是抗感染、特别是抗早期径的能力，是抗感染、特别是抗早期感染的主要抗体，当人体缺乏感染的主要抗体，当人体缺乏IgMIgM可能可能发生致死性败血症。发生致死性败血症。类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗类风湿因子、冷凝集素、天然血型抗体均为体均为IgMIgM类。类。三、三、IgA IgA IgAIgA有血清型和分泌型两型。血清型有血清型和分泌型两型。血清型IgAIgA主主要为单体，有要为单体，有IgA1IgA1和和IgA2IgA2两个

18、亚型，凝聚两个亚型，凝聚的的IgAIgA可通过旁路途径激活补体，有一定的可通过旁路途径激活补体，有一定的免疫作用。免疫作用。分泌型分泌型IgAIgA（secretory IgAsecretory IgA，SIgASIgA）由）由J J链链连接的二聚体和分泌片组成。连接的二聚体和分泌片组成。IgAIgA在出生后在出生后4 46 6个月才开始产生，粘膜固有层的浆细个月才开始产生，粘膜固有层的浆细胞合成和分泌二聚体胞合成和分泌二聚体IgAIgA，在与粘膜上皮细，在与粘膜上皮细胞合成的分泌片结合后，穿过粘膜上皮细胞合成的分泌片结合后，穿过粘膜上皮细胞，转运至局部腔道。胞，转运至局部腔道。SIgASIg

19、A广泛存在于唾液、泪液和与外界相通广泛存在于唾液、泪液和与外界相通的呼吸道、消化道和泌尿生殖道的外分泌的呼吸道、消化道和泌尿生殖道的外分泌液中，以初乳中含量最高，新生儿可从初液中，以初乳中含量最高，新生儿可从初乳中获得乳中获得SIgASIgA。SIgASIgA具有局部抗感染作用，阻止病原体粘具有局部抗感染作用，阻止病原体粘附到细胞表面，或通过中和毒素的毒性作附到细胞表面，或通过中和毒素的毒性作用而在粘膜局部发挥重要的抗感染作用，用而在粘膜局部发挥重要的抗感染作用，是防御粘膜表面微生物入侵的第一道防线是防御粘膜表面微生物入侵的第一道防线。老年性支气管炎以及幼儿易患呼吸道或。老年性支气管炎以及幼儿

20、易患呼吸道或消化道感染，均可能与消化道感染，均可能与SIgASIgA合成降低有关合成降低有关。四、四、IgE IgE IgEIgE是血清中含量最少的是血清中含量最少的IgIg，仅，仅0.3g/ml0.3g/ml左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层左右，主要由呼吸道和消化道粘膜固有层的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组的浆细胞产生，分布于这些部位的粘膜组织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒织、外分泌液中。与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的细胞表面的I I型型IgE FcIgE Fc受体（受体（FcRIFcRI）结合）结合，与，与I I型超敏反应的发生有关。型超敏反应的发生有关。IgEIgE在抗寄生虫

21、感染免疫中有重要功能，在在抗寄生虫感染免疫中有重要功能，在单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有单核巨噬细胞和嗜酸性粒细胞表面有IIII型型IgE FcIgE Fc受体（受体（FcRIIFcRII，CD23CD23），可介导依），可介导依赖于赖于IgEIgE的抗寄生虫细胞毒效应。的抗寄生虫细胞毒效应。五、五、IgD IgD IgDIgD在循环中的量很低（在成人血在循环中的量很低（在成人血清中为清中为0.3mg/ml0.3mg/ml）；）；易被蛋白酶水解，在血清中半衰期易被蛋白酶水解，在血清中半衰期很短，约为很短，约为3 3天。天。目前对目前对IgDIgD的生物学功能尚不明确的生物学功能尚不明确，可能

22、与超敏反应或自身免疫病有，可能与超敏反应或自身免疫病有关系。关系。11.3 11.3 抗体分子的抗体分子的 FcFc受体受体11.4 Ig11.4 Ig分子超家族分子超家族 IgSFIgSF类似类似IgVIgV或或C C去折叠机构，去折叠机构，氨基酸与氨基酸与IgIg一定同源性的分子。一定同源性的分子。11.5 Ig11.5 Ig基因及其重排基因及其重排 一、基因结构一、基因结构IgIg基因群：基因群：V,D,J,CV,D,J,CIGH:IGH:IGHV,IGHD,IGHJ,IGHCIGHV,IGHD,IGHJ,IGHCIGK/IGL:IGK/IGL:IGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,I

23、GKC/IGLCIGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,IGKC/IGLC人人IgIg基因片段基因片段基因基因 V V总总/功能功能 D D总总/功能功能 J J总总/功能功能 C C总总/功能功能 IGHIGH 95/5195/51 23/2323/23 9/69/6 11/911/9IGKIGK 90/5090/50 0 0 5/55/5 1/11/1IGLIGL 60/3160/31 0 0 4/44/4 7/77/7二、基因重排二、基因重排VDJVDJ两端为重排信号序列（两端为重排信号序列（7 7核苷酸序列）核苷酸序列）12231223原则：带原则：带12-bp-RSS12-bp-RS

24、S只与只与23bp-RSS23bp-RSS结合结合基因片段两端基因片段两端RSSRSS互相靠拢，互相靠拢，它们间它们间DNADNA环被剪除，环被剪除，D D，J J连接连接三、多样性产生机制三、多样性产生机制 表11-4基因基因 V V功能功能 D D功能功能 J J功能功能 C C功能功能 V VD DJ J IGHIGH 5151 2323 6 6 9 991809180 IGKIGK 5050 0 0 5 5 1 1250250 IGLIGL 3131 0 0 4 4 7 7124124 四、类别转换四、类别转换在在T T细胞（细胞（CD40LCD40L）和）和IL4IL4诱导下，诱导下

25、，B B细胞细胞IGHIGH二次重排二次重排五、膜型五、膜型IgIgIgIg重链重链C C区基因区基因3 3端端2 2个外显子（个外显子（M1M1、M2M2），），带带M1/M2M1/M2指导膜指导膜mIgMmIgM，剪除，剪除M1/M2M1/M2 指导指导IgIg。幼稚幼稚B B细胞的分化过程中，首先表达细胞的分化过程中，首先表达SmIgMSmIgM，尔后表达，尔后表达SmIgDSmIgD；SmIgDSmIgD是是B B细细胞的重要表面标志胞的重要表面标志.B B细胞若仅表达细胞若仅表达SmIgMSmIgM，在接受抗原刺，在接受抗原刺激后易形成耐受性，若同时表达激后易形成耐受性，若同时表达SmIgMSmIgM和和SmIgDSmIgD，则受抗原刺激后可被激活。，则受抗原刺激后可被激活。故故SmIgDSmIgD可作为可作为B B细胞分化发育成熟的细胞分化发育成熟的标志，活化的标志，活化的B B细胞或记忆细胞或记忆B B细胞的细胞的SmIgDSmIgD逐渐消失。逐渐消失。重点、难点重点、难点 1 1、重点：、重点：AbAb，IgIg的概念，的概念，IgIg的基本结的基本结 构，水解片段，五类构，水解片段，五类IgIg特性。特性。2 2、熟悉：、熟悉：Ig Ig功能区及功能。功能区及功能。3 3、了解：基因重排。、了解：基因重排。4 4、难点：基因重排。、难点：基因重排。