微生物學(xué)與免疫學(xué)課件——免疫球蛋白

1、,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第二章 免疫球蛋白,第一節(jié)、免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)第二節(jié)、免疫球蛋白的血清型第三節(jié)、免疫球蛋白的生物學(xué)活性 免疫球蛋白的種類(lèi)及特性第五節(jié)、人工制備抗體,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,目的要求,1、掌握 免疫球蛋白和抗體的概念；Ig的基本結(jié)構(gòu)、功能區(qū)及水解片段；Ig的生物學(xué)功能；各類(lèi)Ig的特性。2、熟悉 Ig的類(lèi)型；單克隆抗體的概念、特性及臨床應(yīng)用。

2、3、了解 Ig的其他結(jié)構(gòu)、多克隆抗體、基因工程抗體；Ig的血清型。,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,前 言,一、發(fā)現(xiàn)：1890年德國(guó)學(xué)者Behring和日本學(xué)者北里用白喉?xiàng)U菌外毒素免疫動(dòng)物，在其血清中發(fā)現(xiàn)一種能中和這種外毒素的組分稱(chēng)為抗毒素。這是在血清中發(fā)現(xiàn)的第一種抗體。二、抗體的理化性質(zhì) 1、抗體是球蛋白（Globulin）通過(guò)電泳證明抗體是兩種球蛋白后又經(jīng)電泳分析，超速離心分析和分子量測(cè)定等方法，發(fā)

3、現(xiàn)大部分抗體是γ球蛋白，小部分是β球蛋白。,,,,,,,,,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,抗體（Antibody, Ab) 是由B細(xì)胞識(shí)別抗原后增殖分化為漿細(xì)胞所產(chǎn)生的一類(lèi)能與相應(yīng)抗原特異性結(jié)合的球蛋白。免疫球蛋白（Immunoglobulin, Ig)： 具有抗體活性或化學(xué)結(jié)構(gòu)與抗體相似的球蛋白。,概 念,因此,抗體都是Ig,但I(xiàn)g不一定都是抗體。,Ab: 能與抗原結(jié)合

4、 免疫球蛋白 異常Ig:無(wú)免疫功能(骨髓瘤蛋白),,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu),一、 基本結(jié)構(gòu):,1.四肽鏈結(jié)構(gòu)● 兩條相同的重鏈(heavy chain,H鏈) ● 兩條相同的輕鏈(light chain,L鏈),,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,重 鏈,兩條重鏈各由450-550個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約50-75KD。 根據(jù)重鏈氨基酸的組成

5、和排列不同, 可將其分為五類(lèi): 即 μ 、 γ 、 α 、 δ 、 ε鏈 IgM 、 IgG 、 IgA 、 IgD 、 IgE,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,兩條相同的輕鏈各由214個(gè)氨基酸殘基組成，分子量約25KD。,根據(jù)輕鏈氨基酸的組成和排列不同,可將其分為兩型: 即 κ、λ型(κ:λ約為2:1),輕 鏈,●有兩個(gè)端 氨基端(N端) 羧基端(C

6、端),●分兩個(gè)區(qū) 可變區(qū)(variable region,V區(qū)) 恒定區(qū)(constant region,C區(qū)),免疫球蛋白的結(jié)構(gòu),,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,2.可變區(qū)和恒定區(qū),免疫球蛋白輕鏈和重鏈中氨基酸的種類(lèi)和排列順序變化較大的區(qū)域稱(chēng)為可變區(qū)（variable region, V），免疫球蛋白輕鏈和重鏈中氨基酸種類(lèi)和排列順序相對(duì)穩(wěn)定的區(qū)域稱(chēng)為恒定區(qū)（constan

7、t region, C）,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,●高變區(qū)(hypervariable region,HVR) 可變區(qū)中一些特定位置的氨基酸顯示更大的變異性故稱(chēng)超變區(qū)，又稱(chēng)互補(bǔ)決定區(qū)。（complementarity-determining region,CDR）,●骨架區(qū)：可變區(qū)中變化較小的部分,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,3.免疫球蛋白的功能區(qū)(結(jié)構(gòu)域）,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,

8、3.免疫球蛋白的功能區(qū),輕鏈:VL，CL 重鏈:VH，CH1，CH2，CH3(IgG、IgA 和 IgD)，CH4（IgM和IgE）,分類(lèi),,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,免疫球蛋白的功能區(qū),功能區(qū)的作用有： VH + VL：結(jié)合抗原的部位 CL和CH1 ： 遺傳標(biāo)志所在 CH2 ： 補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)

9、 CH3 ： 細(xì)胞表面Fc受體結(jié)合,IgG的CH2和IgM的CH3具有補(bǔ)體C1q結(jié)合位點(diǎn)，可啟動(dòng)補(bǔ)體活化經(jīng)典途徑；,IgG的CH3可結(jié)合細(xì)胞表面的FcR，IgE的CH2和CH3可與肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的IgE Fc受體結(jié)合。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,4.鉸鏈區(qū),鉸鏈區(qū) 位于CH1與CH2之間，含有豐富的脯氨酸，因此易伸展彎曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。 鉸鏈區(qū)能改變兩個(gè)Y形臂之間的

10、距離，有利于兩臂同時(shí)結(jié)合兩個(gè)不同的抗原表位。IgD、IgG、IgA有鉸鏈區(qū)，IgM和IgE則無(wú)。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,二、免疫球蛋白的其他結(jié)構(gòu),● 連接鏈(joining chain，J鏈) 是一條富含半胱氨酸的多肽鏈,由漿細(xì)胞合成。 作用: 連接Ig分子形成二聚體和五聚體。,●分泌片(secretory piece,SP) 是一種由粘膜上皮細(xì)胞合成和分泌的含糖肽鏈。 保護(hù)分泌型IgA免受蛋白酶

11、的水解。 介導(dǎo)二聚體IgA的轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,三、免疫球蛋白的水解片段,木瓜蛋白酶水解IgG 得到兩個(gè)相同的Fab段和一個(gè)Fc段。 胃蛋白酶裂解IgG 得到一個(gè)具有雙價(jià)活性的F(ab’)2段和若干個(gè)小分子多肽碎片（pFc’）意義: 用于研究免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)和功能;構(gòu)建基因工程抗體。避免超敏反應(yīng)。,,,,,,,,,免疫球蛋白,,CL,CL,CH1,

12、VL,VL,VH,VH,CH2,CH3,C端,N端,,恒定區(qū),可變區(qū),FC 段,,Fab段,鉸鏈區(qū),,,補(bǔ)體結(jié)合,,Fc受體結(jié)合,抗原結(jié)合部位,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第二節(jié) 免疫球蛋白的血清型,（一）同種型：同種型（isotype）是指同一種屬所有個(gè)體的Ig分子共有的抗原特異性標(biāo)志，為種屬型標(biāo)志。同種型抗原決定基存在于Ig C區(qū)，表現(xiàn)在全部Ig的類(lèi)、亞類(lèi)、型、亞型分子上。（二）同種異型： 同種異型（allotype

13、）是指同一種屬不同個(gè)體間Ig分子所具有的不同抗原特異性標(biāo)志，為個(gè)體型標(biāo)志。同種異型抗原決定基主要分布在CH和CL，由同一基因座的不同等位基因所編碼。（三）獨(dú)特型： 獨(dú)特型（idiotype，Id）是指同一個(gè)體內(nèi)，各免疫球蛋白分子可變區(qū)所具有的抗原特異性，其決定基又稱(chēng)為獨(dú)特位(idiotope)。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,免疫球蛋白的血清型示意圖,第三節(jié) 免疫球蛋白的生物學(xué)活性和各類(lèi)Ig的主要特性,,,,,,,,

14、,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,一、免疫球蛋白的生物學(xué)活性,（二） 激活補(bǔ)體 IgG1-3和IgM與相應(yīng)抗原結(jié)合后，可因構(gòu)型改變而使其CH2/CH3功能區(qū)內(nèi)的補(bǔ)體結(jié)合點(diǎn)暴露，從而激活補(bǔ)體經(jīng)典途徑。IgG4、IgA和IgE的凝聚物可激活補(bǔ)體旁路途徑。,抗毒素+外毒素 中和毒素,,抗病毒抗體+病毒 阻止病毒 感染細(xì)胞,,分泌型IgA +細(xì)菌 抑制

15、細(xì)菌 粘附,,（一） 特異性結(jié)合抗原(VL · VH);,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,1.調(diào)理作用 ( IgG)：IgG與細(xì)菌等顆粒性抗原結(jié)合后，可通過(guò)其Fc段與巨 噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞表面相應(yīng)IgG Fc受體結(jié)合，促進(jìn)吞噬細(xì)胞對(duì)細(xì)菌等顆?？乖耐淌桑思纯贵w的調(diào)理吞噬作用。,2.抗體依賴(lài)細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)：I

16、gG與腫瘤或病毒感染的靶細(xì)胞結(jié)合后，可通過(guò)其Fc段與NK細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞表面相應(yīng)IgG Fc受體結(jié)合，增強(qiáng)NK細(xì)胞和觸發(fā)吞噬細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的殺傷作用，此即ADCC效應(yīng)。,3.介導(dǎo)Ⅰ型超敏反應(yīng)( IgE)：由IgE的Fc段結(jié)合肥大細(xì)胞與嗜堿粒細(xì)胞而使其成為致敏狀態(tài)。,（三） 結(jié)合細(xì)胞表面的 Fc 受體,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,（四）通過(guò)胎盤(pán)和粘膜在人類(lèi)，IgG是唯一能通過(guò)胎盤(pán)的免疫球蛋白。

17、IgG穿過(guò)胎盤(pán)的作用是一種重要的自然被動(dòng)免疫機(jī)制，對(duì)于新生兒抗感染具有重要意義。分泌型IgA可通過(guò)呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。（五）具有抗原性 Ig本身也是一種抗原，可刺激產(chǎn)生抗Ig的抗體。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,二、五類(lèi)免疫球蛋白的特性與功能,1、 IgG,多為單體,有四個(gè)亞類(lèi)(IgG1～4);血清中含量最高，半衰期最長(zhǎng)。于出生后

18、3個(gè)月開(kāi)始合成，3～ 5歲達(dá)成人水平。唯一能通過(guò)胎盤(pán)的抗體。能發(fā)揮重要的生物學(xué)效應(yīng)：調(diào)理作用、ADCC、激活補(bǔ)體、抗菌、抗毒和抗病毒作用、參與II、III型超敏反應(yīng)。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,為五聚體，是分子量最大的Ig，稱(chēng)巨球蛋白。 半衰期短，約5 ～ 10天。天然血型抗體是IgM。 IgM是個(gè)體發(fā)育過(guò)程最早能產(chǎn)生的抗體，胚胎晚期已能合成，新生兒臍帶血中若IgM水平升高，表示該兒曾有宮內(nèi)感染?？乖碳ず蟪?/p>

19、現(xiàn)最早的抗體。參與II、III型超敏反應(yīng) 。,2、IgM,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,3、IgA,分為血清型和分泌型兩種。血清型IgA 多為單體，存在于血清中。分泌型IgA（SIgA）由J鏈連接的二聚體和分泌片組成。主要存在于初乳、唾液、淚液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道粘膜表面的分泌液中。分泌型IgA的合成和主要作用 部位在粘膜，是參與粘膜局部免疫的主要抗體。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,

20、4、IgD,IgD是B細(xì)胞的重要表面標(biāo)志。 B細(xì)胞的分化過(guò)程中首先出現(xiàn)SmIgM，后來(lái)出現(xiàn)SmIgD，其出現(xiàn)標(biāo)志著B(niǎo)細(xì)胞成熟了。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,5、IgE,又稱(chēng)親細(xì)胞抗體 參與I型超敏反應(yīng)抗寄生蟲(chóng)的主要抗體,CH2和CH3功能區(qū)可與肥大細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞上的高親和力Fcε受體結(jié)合，引起I型超敏反應(yīng),,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,第五節(jié) 人工制備抗體,一、多克隆抗體 體內(nèi)多個(gè)B細(xì)胞克隆針

21、對(duì)抗原物質(zhì)上不同決定簇所產(chǎn)生抗體的混合物，主要存在于血清中。多個(gè)抗原決定基——機(jī)體——多種抗體的混合物。來(lái)源廣泛，制備容易；特異性不高，難以大量制備。,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,多克隆抗體產(chǎn)生示意圖,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,1.概念: 由識(shí)別一種抗原決定簇 的B細(xì)胞克隆產(chǎn)生的同源抗體 稱(chēng)單克隆抗體，是通過(guò)雜交瘤技術(shù)獲得。2.特點(diǎn)：特異性強(qiáng)、效價(jià)高、少或無(wú)血清交叉反應(yīng)、制備成本低。,二、單克隆抗體（

22、monoclonal antibody）,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,▲免疫診斷,▲檢測(cè)激素、受體;,▲治療腫瘤、移植排斥反應(yīng)及自身免疫病等。,3.應(yīng)用:,單克隆抗體,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,,,,,,,,,,免疫分子,免疫球蛋白,,三、基因工程抗體,1.定義 在DNA水平對(duì)Ig基因進(jìn)行切割、拼接或修 飾，導(dǎo)入受體細(xì)胞表達(dá)的抗體。2.舉例 人-鼠嵌合抗體(chimeric antibo