第四章-抗体-课件

免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白第四章第四章 免疫球蛋白免疫球蛋白第一节、免疫球蛋白的结构第一节、免疫球蛋白的结构第二节、免疫球蛋白的血清型第二节、免疫球蛋白的血清型第三节、免疫球蛋白的生物学活性第三节、免疫球蛋白的生物学活性 免疫球蛋白的种类及特性免疫球蛋白的种类及特性第五节、人工制备抗体第五节、人工制备抗体免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白目的要求目的要求1、掌握掌握 免疫球蛋白和抗体的概念；免疫球蛋白和抗体的概念；Ig的基本结构、功能区及水解片段；的基本结构、功能区及水解片段；Ig的生物学功能；各类的生物学功能；各类Ig的特性。的特性。2、熟悉熟悉 Ig的类型；单克隆抗体的概的类型；单克隆抗体的概念、特性及临床应用。念、特性及临床应用。3、了解了解 Ig的其他结构、多克隆抗体、的其他结构、多克隆抗体、基因工程抗体；基因工程抗体；Ig的血清型。的血清型。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白前前 言言一、发现：一、发现：1890年德国学者年德国学者Behring和日本学者北里用白喉杆菌外和日本学者北里用白喉杆菌外毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称毒素免疫动物，在其血清中发现一种能中和这种外毒素的组分称为抗毒素。这是在血清中发现的第一种抗体。为抗毒素。这是在血清中发现的第一种抗体。二、抗体的理化性质二、抗体的理化性质 1、抗体是球蛋白（、抗体是球蛋白（Globulin）通过电泳证明抗体是两种球蛋白通过电泳证明抗体是两种球蛋白后又经电泳分析，超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部后又经电泳分析，超速离心分析和分子量测定等方法，发现大部分抗体是分抗体是球蛋白，小部分是球蛋白，小部分是球蛋白。球蛋白。免疫球蛋白免疫球蛋白免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白抗体（抗体（Antibody,Ab)是由是由B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一类能与相应抗原特异性结合的球蛋白。类能与相应抗原特异性结合的球蛋白。免疫球蛋白（免疫球蛋白（Immunoglobulin,Ig)：具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。具有抗体活性或化学结构与抗体相似的球蛋白。概概 念念因此因此,抗体都是抗体都是Ig,Ig,但但IgIg不一定都是抗体。不一定都是抗体。Ab:Ab:能与抗原结合能与抗原结合 免疫球蛋白免疫球蛋白 异常异常Ig:Ig:无免疫功能无免疫功能(骨髓瘤蛋白骨髓瘤蛋白)免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白第一节第一节 免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构一、一、基本结构基本结构:1.1.四肽链结构四肽链结构 两条相同的重链两条相同的重链(heavy chain,H(heavy chain,H链链)两条相同的轻链两条相同的轻链(light chain,L(light chain,L链链)免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白重重 链链 两条重链各由两条重链各由450-550个氨基酸残基组成，分个氨基酸残基组成，分子量约子量约50-75KD。根据根据重链重链氨基酸的氨基酸的组成组成和和排列排列不同不同,可将可将其分为五类其分为五类:即即 、链链 IgM、IgG、IgA、IgD、IgE免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白 两条相同的轻链各由两条相同的轻链各由214个氨基酸残基组成，个氨基酸残基组成，分子量约分子量约25KD。根据根据轻链轻链氨基酸的氨基酸的组成组成和和排列排列不同不同,可将其可将其分为两型分为两型:即即 、型型(:约为约为2:1)轻轻 链链 有两个端有两个端 氨基端氨基端(N(N端端)羧基端羧基端(C(C端端)分两个区分两个区 可变区可变区(variable region,V(variable region,V区区)恒定区恒定区(constant region,C(constant region,C区区)免疫球蛋白的结构免疫球蛋白的结构免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白2.可变区和恒定区可变区和恒定区n免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸的种类和排列顺序变化较大的区域免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸的种类和排列顺序变化较大的区域称为称为可变区（可变区（variable region,V），免疫球蛋白轻链和重链中氨免疫球蛋白轻链和重链中氨基酸种类和排列顺序相对稳定的区域称为基酸种类和排列顺序相对稳定的区域称为恒定区（恒定区（constant region,C）免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白高变区高变区(hypervariable region,HVR)(hypervariable region,HVR)可变区中一些特定位置的氨基酸显示更大的可变区中一些特定位置的氨基酸显示更大的变异性故称超变区，又称互补决定区。变异性故称超变区，又称互补决定区。（complementarity-determining region,CDRcomplementarity-determining region,CDR）骨架区：可变区中变化较小的部分骨架区：可变区中变化较小的部分免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白3.免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的功能区(结构域）结构域）免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白3.免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的功能区 轻链轻链轻链轻链:VLVLVLVL，CLCLCLCL 重链重链重链重链:VH:VH:VH:VH，CH1CH1CH1CH1，CH2CH2CH2CH2，CH3CH3CH3CH3(IgGIgGIgGIgG、IgAIgAIgAIgA 和和和和 IgDIgDIgDIgD)，CH4CH4CH4CH4（IgMIgMIgMIgM和和和和IgEIgEIgEIgE）分类分类免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白的功能区免疫球蛋白的功能区功能区的作用有：功能区的作用有：VH+VL：结合抗原的部位：结合抗原的部位 CL和和CH1：遗传标志所在遗传标志所在 CH2：补体结合位点补体结合位点 CH3：细胞表面细胞表面Fc受体结合受体结合nIgG的的CH2和和IgM的的CH3具有补体具有补体C1q结合位点，可启动结合位点，可启动补体活化经典途径；补体活化经典途径；nIgG的的CH3可结合细胞表面的可结合细胞表面的FcR，IgE的的CH2和和CH3可可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的与肥大细胞和嗜碱性粒细胞的IgE Fc受体结合。受体结合。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白4.铰链区铰链区n铰链区铰链区 位于位于CH1与与CH2之间，含有丰富的之间，含有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯脯氨酸，因此易伸展弯曲，而且易被木瓜蛋白曲，而且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。酶、胃蛋白酶等水解。n铰链区铰链区能改变两个能改变两个Y形形臂之间的距离，有利于臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个不同两臂同时结合两个不同的抗原表位。的抗原表位。IgD、IgG、IgA有铰链区，有铰链区，IgM和和IgE则无。则无。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白二、免疫球蛋白的其他结构二、免疫球蛋白的其他结构 连接链连接链(joining chain(joining chain，J J链链)是一条富含半胱氨酸的多肽链是一条富含半胱氨酸的多肽链,由浆细胞合成。由浆细胞合成。作用作用:连接连接IgIg分子形成二聚体和分子形成二聚体和五聚体。五聚体。分泌片分泌片(secretory piece,SP)(secretory piece,SP)是一种由粘膜上皮细胞合成和是一种由粘膜上皮细胞合成和分泌的含糖肽链。分泌的含糖肽链。保护分泌型保护分泌型IgAIgA免受蛋白酶的水免受蛋白酶的水解。解。介导二聚体介导二聚体IgAIgA的转运和分泌。的转运和分泌。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白三、免疫球蛋白的水解片段三、免疫球蛋白的水解片段n木瓜蛋白酶水解木瓜蛋白酶水解IgG 得到两个相同的得到两个相同的Fab段和段和一个一个Fc段。段。n胃蛋白酶裂解胃蛋白酶裂解IgG 得到一个具有双价活性的得到一个具有双价活性的F(ab)2段和若干个小分子段和若干个小分子多肽碎片（多肽碎片（pFc）n意义意义:用于研究免疫球蛋白的结用于研究免疫球蛋白的结构和功能构和功能;构建基因工程抗体。构建基因工程抗体。避免超敏反应。避免超敏反应。免疫球蛋白免疫球蛋白CLCLCH1VLVLVHVHCH2CH3C端N端恒恒定定区区可可变变区区FC 段Fab段铰铰链链区区补体结合补体结合FcFc受体结合受体结合抗原结合部位抗原结合部位免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白第二节第二节 免疫球蛋白的血清型免疫球蛋白的血清型n（一）同种型：（一）同种型：同种型（同种型（isotype）是指同一种属所有是指同一种属所有个体的个体的Ig分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。分子共有的抗原特异性标志，为种属型标志。同种型抗原决定基存在于同种型抗原决定基存在于Ig C区，表现在全部区，表现在全部Ig的的类、类、亚类、型、亚型亚类、型、亚型分子上。分子上。n（二）同种异型：（二）同种异型：同种异型（同种异型（allotype）是指同一种是指同一种属不同个体间属不同个体间Ig分子所具有的不同抗原特异性标志，分子所具有的不同抗原特异性标志，为个体型标志。同种异型抗原决定基主要分布在为个体型标志。同种异型抗原决定基主要分布在CH和和CL，由同一基因座的不同等位基因所编码。，由同一基因座的不同等位基因所编码。n（三）独特型：（三）独特型：独特型（独特型（idiotype，Id）是指同一个是指同一个体内，各免疫球蛋白分子可变区所具有的抗原特异性，体内，各免疫球蛋白分子可变区所具有的抗原特异性，其决定基又称为其决定基又称为独特位独特位(idiotope)。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免疫球蛋白的血清型示意图免疫球蛋白的血清型示意图 第三节第三节 免疫球蛋白的生物学活性和免疫球蛋白的生物学活性和各类各类Ig的主要特性的主要特性免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白 一、免疫球蛋白的生物学活性一、免疫球蛋白的生物学活性（二）（二）激活激活补体补体 IgG1-3和和IgM与相应抗原结合后，可因构型改变而使与相应抗原结合后，可因构型改变而使其其CH2/CH3功能区内的补体结合点暴露，从而激活补体经功能区内的补体结合点暴露，从而激活补体经典途径。典途径。IgG4、IgA和和IgE的凝聚物可激活补体旁路途径。的凝聚物可激活补体旁路途径。抗毒素抗毒素+外毒素外毒素 中和中和毒素毒素抗病毒抗体抗病毒抗体+病毒病毒 阻止阻止病毒病毒 感染细胞感染细胞分泌型分泌型IgA IgA+细菌细菌 抑制抑制细菌细菌 粘附粘附（一）（一）特异性结合特异性结合抗原抗原(VL VH);免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白1.调理作用调理作用(IgG)：IgG与细菌等颗粒性抗原结合后，可通与细菌等颗粒性抗原结合后，可通过其过其Fc段与巨段与巨 噬细胞和中性粒细胞表面相应噬细胞和中性粒细胞表面相应IgG Fc受体结受体结合，促进吞噬细胞对细菌等颗粒抗原的吞噬，此即抗体的合，促进吞噬细胞对细菌等颗粒抗原的吞噬，此即抗体的调理吞噬作用。调理吞噬作用。2.抗体依赖细胞介导的细胞毒作用抗体依赖细胞介导的细胞毒作用(antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity,ADCC)：IgG与肿瘤或病毒感染与肿瘤或病毒感染的靶细胞结合后，可通过其的靶细胞结合后，可通过其Fc段与段与NK细胞、巨噬细胞和细胞、巨噬细胞和中性粒细胞表面相应中性粒细胞表面相应IgG Fc受体结合，增强受体结合，增强NK细胞和触细胞和触发吞噬细胞对靶细胞的杀伤作用，此即发吞噬细胞对靶细胞的杀伤作用，此即ADCC效应。效应。3.介导介导型超敏反应型超敏反应(IgE)：由由IgE的的Fc段结合肥大细胞与段结合肥大细胞与嗜碱粒细胞而使其成为致敏状态。嗜碱粒细胞而使其成为致敏状态。（三）（三）结合细胞表面的结合细胞表面的 Fc 受体受体免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白（四）通过（四）通过胎盘胎盘和和粘膜粘膜在人类，在人类，IgG是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。是唯一能通过胎盘的免疫球蛋白。IgG穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机穿过胎盘的作用是一种重要的自然被动免疫机制，对于新生儿抗感染具有重要意义。制，对于新生儿抗感染具有重要意义。分泌型分泌型IgA可通过呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜可通过呼吸道和消化道的粘膜，是粘膜局部免疫的最主要因素。局部免疫的最主要因素。（五）具有（五）具有抗原性抗原性 Ig本身也是一种抗原，可刺激产生抗本身也是一种抗原，可刺激产生抗Ig的抗体。的抗体。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白 二、二、五类免疫球蛋白的特性与功能五类免疫球蛋白的特性与功能1、IgGn多为单体多为单体,有四个亚类有四个亚类(IgG14);n血清中血清中含量最高含量最高，半衰期最长。半衰期最长。n于于出生后出生后3个月个月开始合成开始合成，3 5岁岁达成人水平。达成人水平。n唯一能通过胎盘的抗体。唯一能通过胎盘的抗体。n能发挥重要的生物学效应：调理能发挥重要的生物学效应：调理作用、作用、ADCC、激活补体、抗菌、激活补体、抗菌、抗毒和抗病毒作用、参与抗毒和抗病毒作用、参与II、III型超敏反应。型超敏反应。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白n为五聚体，是为五聚体，是分子量最大分子量最大的的Ig，称巨球蛋白。称巨球蛋白。n半衰期短，约半衰期短，约5 10天天。n天然血型抗体是天然血型抗体是IgM。nIgM是个体发育过程是个体发育过程最早最早能产生能产生的抗体，的抗体，胚胎晚期胚胎晚期已能合成，新已能合成，新生儿脐带血中若生儿脐带血中若IgM水平升高，水平升高，表示该儿曾有宫内感染。表示该儿曾有宫内感染。n抗原刺激后抗原刺激后出现最早出现最早的抗体。的抗体。n参与参与II、III型超敏反应型超敏反应。2、IgM免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白3、IgAn分为血清型和分泌型两种。分为血清型和分泌型两种。n血清型血清型IgA 多为单体，存在于多为单体，存在于血清中。血清中。n分泌型分泌型IgA（SIgA）由由J链连接链连接的二聚体和分泌片组成。主要的二聚体和分泌片组成。主要存在于初乳、唾液、泪液，以存在于初乳、唾液、泪液，以及呼吸道消化道和泌尿生殖道及呼吸道消化道和泌尿生殖道粘膜表面的分泌液中。粘膜表面的分泌液中。n分泌型分泌型IgA的合成和主要作用的合成和主要作用 部位在粘膜，部位在粘膜，是参与粘膜局部是参与粘膜局部免疫的主要抗体。免疫的主要抗体。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白4、IgDnIgD是是B细胞的重要表细胞的重要表面标志。面标志。nB细胞的分化过程中细胞的分化过程中首先出现首先出现SmIgM，后后来出现来出现SmIgD，其出其出现标志着现标志着B细胞成熟细胞成熟了。了。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白5、IgEn又称亲细胞抗体又称亲细胞抗体 n参与参与I I型超敏反应型超敏反应n抗寄生虫的主要抗体抗寄生虫的主要抗体nCH2和和CH3功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力功能区可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞上的高亲和力Fc受体结合，引起受体结合，引起I型超敏反应型超敏反应 免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白 第五节第五节 人工制备抗体人工制备抗体一、一、多克隆抗体多克隆抗体 体内多个体内多个B细胞克隆针对抗原物细胞克隆针对抗原物质上不同决定簇所产生抗体的混合物，主要存在质上不同决定簇所产生抗体的混合物，主要存在于血清中。于血清中。n多个抗原决定基多个抗原决定基机体机体多种抗体的混合物。多种抗体的混合物。n来源广泛，制备容易；特异性不高，难以大量制来源广泛，制备容易；特异性不高，难以大量制备。备。免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白 多克隆抗体产生示意图多克隆抗体产生示意图 带有多个表位的带有多个表位的 抗原抗原针对不同表针对不同表 位的特异性位的特异性 B细胞细胞免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白1.1.概念概念:由识别由识别一种抗原决定簇一种抗原决定簇 的的B B细胞克隆细胞克隆产生的产生的同源抗体同源抗体 称单克隆抗体，是通过杂交称单克隆抗体，是通过杂交瘤技术获得。瘤技术获得。2.2.特点：特点：特异性强、效价高、少或无血清交叉特异性强、效价高、少或无血清交叉反应、制备成本低。反应、制备成本低。二、单克隆抗体（二、单克隆抗体（monoclonal antibodymonoclonal antibody）免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免疫诊断免疫诊断检测激素、受体检测激素、受体;治疗肿瘤、移植排斥反应及自身免疫病等。治疗肿瘤、移植排斥反应及自身免疫病等。3.3.应用应用:单克隆抗体单克隆抗体免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白免免疫疫分分子子免疫球蛋白免疫球蛋白三、基因工程抗体三、基因工程抗体1.1.定义定义 在在DNADNA水平对水平对IgIg基因进行切割、拼接或修基因进行切割、拼接或修 饰，导入受体细胞表达的抗体。饰，导入受体细胞表达的抗体。2.2.举例举例 人人-鼠嵌合抗体鼠嵌合抗体(chimeric antibodychimeric antibody)人源化抗体人源化抗体 单链抗体单链抗体 双特异性抗体双特异性抗体(bispecific antibodybispecific antibody)