11 抗体及基因重排.ppt

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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 孙万邦孙万邦抗抗体体（antibodyantibody，AbAb）是是B B淋淋巴巴细细胞胞接接受受抗抗原原刺刺激激后后增增殖殖分分化化为为浆浆细细胞胞，由由浆浆细细胞胞合合成成、分分泌泌能能与与相相应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，Ig Ig）。抗抗体体主主要要存存在在于于血血清清中中，也也存存在在于于各种体液中。各种体液中。11.1 Ab11.1 Ab（Ig Ig）的基本结构及多样性）的基本结构及多样性Ig Ig

2、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Ig Ig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、I

3、gGIgG、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 light chainchain，L L链）链）Ig Ig的轻链约含的轻链约含214214个氨基酸，个氨基酸，约为重链的约为重链的1/21/2，分子量约，分子量约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Ig Ig分子，同一天然分子，同一天然Ig Ig分子中不可能同时

4、分子中不可能同时有有和和链，两条轻链的型别必然相同。链，两条轻链的型别必然相同。二、可变区和恒定区二、可变区和恒定区1.1.可变区可变区 Ig Ig近氨近氨基端轻链的基端轻链的1/21/2和和重链的重链的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Ig Ig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）区域中氨基酸的数量、中氨基

5、酸的数量、种类、排列顺序及种类、排列顺序及含糖量均较为恒定，含糖量均较为恒定，称为恒定区称为恒定区（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。Ig Ig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，即重链的链间二硫即重链的链间二硫键连接处附近，有键连接处附近，有一个可转动的铰链一个可转动的铰链区（区（hinge regionhinge region）。）。含较多的脯氨酸残含较多的脯氨酸残基，

6、富于柔性，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，易对蛋白酶敏感，易被木瓜蛋白酶、胃被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶水解。蛋白酶水解。三、水解片段三、水解片段在一定条件下，可通在一定条件下，可通过蛋白酶将过蛋白酶将Ig Ig消化成消化成不同的片段，从而研不同的片段，从而研究究Ig Ig的结构和功能，的结构和功能，最常用的蛋白酶是木最常用的蛋白酶是木瓜蛋白酶和胃蛋白酶。瓜蛋白酶和胃蛋白酶。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Ig Ig铰铰链区重链间二硫键

7、近链区重链间二硫键近NN端处，水解后可得到端处，水解后可得到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个可结晶的片段个可结晶的片段（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Ig Ig重链的免疫重链的免疫原性及其相应功能区的生物学活性。原性

8、及其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Ig Ig在重链间二硫在重链间二硫键近键近C C端处断开，获得端处断开，获得1 1个仍由二硫键连接个仍由二硫键连接的的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及铰链区及铰链区组成，可同时结合两个抗原表位。组成，可同时结合两个抗原表位。pFcpFc无无生物活性。生物活性。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

9、后精制的制剂，由于去除了重链的制的制剂，由于去除了重链的FcFc段可减少超段可减少超敏反应的发生。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）是由浆细胞合链）是由浆细胞合成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可将单成的一条富含半胱氨酸的多肽链，可将单体体Ig Ig连接为多聚体并使之稳定。如连接分泌连接为多聚体并使之稳定。如连接分泌型型IgAIgA（secretory IgAsecretory IgA，SIgASIgA）成双体，连）成双体，连接接IgMIgM成

10、为五聚体。成为五聚体。2.2.分泌片分泌片分泌片（分泌片（secretory piecesecretory piece，SPSP）又称分泌成）又称分泌成分（分（secretory componnentsecretory componnent，SCSC），是由粘），是由粘膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共价形膜上皮细胞合成含糖的肽链，以非共价形式与式与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，发挥粘膜转运，是其分泌至粘膜表面，发挥粘膜免疫作用。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）中各有有3 3个区域的氨基个区域的氨基酸组成和排列顺序酸组成和排列顺序变化最为明显，称变化最为明显，称为高变区或超变区为高变区或超变区（hypervariable hypervariable regionregion，HVRHVR）。）。六、功能区的功能六、功能区的功能1.VH1.VH、VLVL：是：是Ig Ig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。由于超变区的氨基酸

12、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：有补体有补体C1qC1q的结的结合位点合位点(CR1)(CR1)，与补体经典途与补体经典途径的激活有关。径的激活有关。IgGIgG的的CH2CH2可通可通过胎盘。过胎

13、盘。补体结合点补体结合点4.CH34.CH3或或CH4CH4：可与多种细胞表面：可与多种细胞表面的相应的的相应的FcFc受体结合，产生不同的受体结合，产生不同的免疫效应免疫效应。溶细胞、细菌，调理作用，溶细胞、细菌，调理作用，ADCC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。IgG

14、IgG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，

15、发挥调理作用及发挥调理作用及ADCCADCC效应。效应。IgGIgG的某些亚类的某些亚类有亲细胞性，与有亲细胞性，与I I型超敏反应发生有关；还型超敏反应发生有关；还可与葡萄球菌可与葡萄球菌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

16、IgIg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

17、病的早期诊断。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IgA2Ig

18、A2两个亚型，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。SIg

19、ASIgA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消老年性支气管

20、炎以及幼儿易患呼吸道或消化道感染，均可能与化道感染，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

21、在抗寄生虫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

22、不明确，可能与超敏反应或自身免疫病有关可能与超敏反应或自身免疫病有关系。系。11.3 抗体分子的抗体分子的 FcFc受体受体11.4 Ig 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,IGKC/

23、IGLCIGKV/IGLV,IGKJ/IGLJ,IGKC/IGLC人人IgIg基因片段基因片段基因基因 V总总/功能功能 D总总/功能功能 J总总/功能功能 C总总/功能功能 IGH 95/51 23/23 9/6 11/9IGK 90/50 0 5/5 1/1IGL 60/31 0 4/4 7/7二、基因重排二、基因重排VDJ两端为重排信号序列（两端为重排信号序列（7核苷酸序列）核苷酸序列）1223原则：带原则：带12-bp-RSS只与只与23bp-RSS结合结合基因片段两端基因片段两端RSS互相靠拢，互相靠拢，它们间它们间DNA环被剪除，环被剪除，D，J连接连接三、多样性产生机制三、多样性

24、产生机制表11-4基因基因 V功能功能 D功能功能 J功能功能 C功能功能 VDJ IGH 51 23 6 99180 IGK 50 0 5 1250 IGL 31 0 4 7124 四、类别转换四、类别转换在在T细胞（细胞（CD40L）和）和IL4诱导下，诱导下，B细胞细胞IGH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SmIgMS

25、mIgM，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、重点：、重点：Ab，Ig的概念，的概念，Ig的基本结的基本结 构，水解片段，五类构，水解片段，五类Ig特性。特性。2、熟悉：、熟悉：Ig功能区及功能。功能区及功能。3、了解：基因重排。、了解：基因重排。4、难点：基因重排。、难点：基因重排。Thank you!