醫(yī)學(xué)免疫學(xué)07抗體分子、抗體基因重排及b細胞發(fā)育

1、獲得性免疫系統(tǒng)的 “五項基本原則”,2 One clone，one receptor,3 Clonal selection and expansion,4 Clonal deletion and self-tolerance,1 Lymphocytes and lymphoid organs,5 Antigen processing and presentation（MHC）,Three TopicsDiversitySp

2、ecificityMemory,Adaptive Immunity,Three Representatives MHCAntibodiesTCRs,7-1,,Immunoglobulin and Antibody (抗體分子與免疫球蛋白）,對健康人用疫苗進行主動免疫，免疫前（a）和免疫后10天 （b）分別采血并對血清蛋白進行凝膠電泳分析。免疫前血清中的g 球蛋白條帶較寬，免疫之后則相對集中。Bruton 氏病患者血清蛋白中的 g

3、 球蛋白條帶缺失（c）。,Diversity of Ab (抗體分子的多樣性),,,Diversity - Different Classes and Subclasses,IgM Igm,IgG Igg,IgA Iga,IgE Ige,IgD Igd,Diversity - Different Sequences and Specificity,對來自不同B細胞克隆的Ig輕鏈氨

4、基酸序列進行比較，發(fā)現(xiàn)V區(qū)的變化主要集中在3個分別由6－10個氨基酸殘基組成的狹小區(qū)域內(nèi)。這3個區(qū)又被稱作高可變區(qū)或互補決定區(qū)（CDR），參與抗原結(jié)合部位的組成。,7-2 Basic Structure of Ab Molecules 抗體分子的基本結(jié)構(gòu),IgG分子由兩條H鏈和兩條L鏈共價結(jié)合而成。輕鏈包括VL和CL兩個結(jié)構(gòu)域，重鏈含有1個VH和3個CH 結(jié)構(gòu)域。VH和VL共同組成抗原結(jié)合部位。Ig分子中線對稱，具有兩

5、個相同的抗原結(jié)合部位。,,木瓜蛋白酶作用于IgG分子重鏈間二硫鍵的N端側(cè)，將其裂解為Fab段和Fc段。胃蛋白酶則切在該二硫鍵之C端側(cè)，產(chǎn)生F(ab’)2和pFc段。,Rodney Porter 1917-1985Nobel Prize in 1972,Gerald Edelman 1929 --Nobel Prize in 1972,Diversity and Specificity,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,COOH

6、,CDR3,HV4,NH2,CDR1,CDR2,,,,,,,抗體分子的抗原結(jié)合部位,“Ig-like Domain (Ig樣結(jié)構(gòu)域)”,Ig Superfamily,Ig分子超家族的成員多數(shù)為細胞膜表面分子。圖中顯示的是Ig分子超家族的一些主要成員及其分子結(jié)構(gòu)。,7-3 五類抗體分子的主要特點,IgM Igm,IgG Igg,IgA Iga,IgE Ige,IgD Igd,g

7、1，g2，g3 和 g4 等Igg 鏈分別參與組成IgG1、IgG2、IgG3和IgG4等分子。IgG3的鉸鏈區(qū)最長，IgG2鉸鏈區(qū)較短。四種亞類的IgG分子在血清中的濃度不同，所發(fā)揮的生物學(xué)特性亦不相同。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,J 鏈,,,,,,,

8、,,分泌鏈,IgA dimer,GOD,Generation of Diversity,7-4,,Susumu TonegamaNobel Prize 1987,7-4Ig基因及其重排,IGH基因群包括95個V（50個是功能基因）、32個D、6個J以及以及9個C基因片段。其中23個D片段位于V片段之間。IGHC基因按照如下順序排列：IGHM、IGHD、IGHG3、IGHG1、IGHA1、IGHG2、IGHG4、IGHE、IGHA2。

9、IGL基因組包括60個V（30個是功能基因，20個為假基因）、7個J基因片段和7個C區(qū)基因（3個假基因）。人IGK基因群包括70個V（約半數(shù)為假基因）、5個J基因片段和1個C區(qū)基因。,V、D和J基因片段兩端的重組信號序列按圖中所示方式組成，以保證V、（D）、J之間的正確重排。,一個IGHD（如IGHD2）和一個IGHJ （如IGHJ2）基因片段通過其兩側(cè)的23bp-RSS和12bp-RSS被拉攏在一起。它們之間的DNA片段形成環(huán)狀并被剪

10、除，IGHD2和IGHJ2之間被修復(fù)酶連接在一起。,Heavy chain diversity created by variable recombination,A,A,T,A,G,A,G,A,T,A,G,A,G,A,T,G,A,G,G,C,G,T,A,C,A,C,T,G,G,T,G,T,A,A,T,A,C,A,C,T,G,G,T,G,T,A,A,G,A,C,A,C,T,G,G,T,G,T,A

11、,A,A,C,C,T,G,G,T,G,T,A,C,C,G,T,G,T,A,C,G,T,G,A,C,G,T,T,T,G,T,A,C,C,C,Asp,Arg,Arg,Arg,Asn,Asp,Asp,Asp,Tyr,Tyr,Try,Try,Try,Gly,Gly,Gly,Asn,Ser,Ser,Tyr,Tyr,Trp,Trp,Gly,Ser,Tyr,Phe,Tyr,Ser,Thr,,,,,,JH,VH,D,S107M603M167,S10

12、7M603M167,Generation of antibody diversity,,Ig 基因的體細胞高頻突變與抗體分子的親和力成熟,7-5 Class switching,,,Maturation of the immune response and class-switching,cm,cd,cg3,V,J,Cg3,D,V,J,D,Primary trans

13、cript,V-D-J,cm,,mRNA,Primary transcript,V-D-J,Cg3,,mRNA,,Cm,Cd,Lost genes,IgM,maturation,IgG,,抗體分子的類別轉(zhuǎn)換 --- DNA 再次重排,VDJ下游的IGHM、IGHD、IGHG等基因片段被剪除后，VDJ基因片段直接與IGHE相連，所產(chǎn)生的基因編碼IgE分子重鏈。,,,,,,,V-D-J,d,,V-D-J,m,d,,,,Ploy A,,P

14、loy A,,V-D-J,m,IgD mRNA,IgM mRNA,Primary RNA transcript,,,抗體分子的類別轉(zhuǎn)換 --- RNA 替代剪切,Ig重鏈C區(qū)基因的3端含有編碼疏水性跨膜區(qū)的兩個外顯子（M1、M2）及多腺苷酸化位點（PA）。mRNA轉(zhuǎn)錄本的替代剪切產(chǎn)生兩種不同的mRNA，帶有M1和M2外顯子序列者指導(dǎo)膜型Igm的合成，M1和M2序列被剪除者指導(dǎo)分泌型Igm鏈的合成。,secreted (ms),

15、membrane (mm),Membrane and secreted IgM,7-6B 細胞發(fā)育,B祖細胞在骨髓中經(jīng)歷前B細胞、未成熟B細胞和成熟B細胞等幾個階段。在此過程中膜表面 BCR分子發(fā)生一系列的變化，成為不同細胞發(fā)育階段的標志。,,,,替代輕鏈,VHDHJH,DHJH,,,VLJL,,,IgM,IgD,IgM,B220,,不成熟B細胞,前B細胞,B祖細胞,成熟B細胞,輕鏈基因,重鏈基因,RAG-1/2,

16、輕 鏈,膜型重鏈,VHDHJH,DHJH,VHDHJH,VHDHJH,VLJL,VLJL,+,+,-,-,m,m,m+d,k or l,k or l,替代輕鏈,Vpre-B + l5 胚系k + l,Vpre-B + l5 胚系k + l,,B 細 胞 發(fā) 育 過 程,,-,-,前B細胞首先開始表達Igm 鏈，在k或者l輕鏈基因發(fā)生重排并表達之前，Igm 鏈與替代輕