抗体的基本结构Word文档下载推荐.docx

1、2. 轻链基因的结构和重排 Ig3. 抗体多样性的遗传学基础 药理作用10. 24 / 1 11. 药品说明书 1. 应症适 2. 用量用法 相关文献12. 淋巴细胞在抗具有抗体活性的血清蛋白称为免疫球蛋白，又称为抗体。是由机体的B人和动物的免疫血清中的免疫球蛋白极不均原的刺激下分化、分裂而成的一组特殊球蛋白。一，其组成、结构、大小、电荷、生物学活性等都有很大差异，约占机体全部血清蛋白的年，世界卫生1968。目前已在人、小鼠等血清中先后分纯得到5类免疫球蛋白，2025）、免IgA（IgM）、免疫球蛋白A（MG组织统一命名为免疫球蛋白（IgG）、免疫球蛋白 ）IgE。）、免疫球蛋白疫球蛋白D（I

2、gDE（ 免疫球蛋白分子的基本结构组成的。抗体的研究证明，Porter等对血清IgGIg单体分子的基本结构是由四条肽链组成和二条相同的分子量较大的肽链称为即由二条相同的分子量较小的肽链称为轻链重链，是构成免疫球蛋分子的单体Ig的。轻链与重链是由二硫键连接形成一个四肽链分子称为单体中四条肽链两端游离的氨基或羧基的方向是一致的，分别命名Ig白分子的基本结构。 C和N为氨基端（端）羧基端（端）。 免疫球蛋白分子的基本结构示意图2-3 图 轻链和重链24 / 2 分子的IgBJ）是由于骨髓瘤蛋白（M蛋白）是均一性球蛋白分子，并证明本周蛋白（并可对来自不同患者的标本进行比较很容易从患者血液和尿液中分离纯

3、化这种蛋白，L链， 分子氨基酸序列分析提供了良好的材料。分析，从而为Ig个氨基酸残基组成，通常不含碳水化合物，214 轻链大约由1轻链（lightchain,L）kappa（）链共有两型：。每条轻链含有两个链内二硫键所组成的环肽。L分子量约为24kD 。：1：约为2lambda（），同一个天然Ig分子上L链的型总是相同的。正常人血清中的与个氨基酸残基，5502倍，含450heavychain,H2重链（链） 重链大小约为轻链的链由个链内二硫键所组成的环肽。不同的H链含有45分子量约为55或75kD。每条H于氨基酸的排列顺序、二硫键的数目和们置、含糖的种类和数量不同，其抗原性也不相同，链链与L链

4、，不同H链、链、链、链和根据H链抗原性的差异可将其分为5类：链上和、IgA、IgD和IgE。链）组成完整（或Ig的分子分别称之为IgM、IgG、个氨基酸残570链）由450链含有5个环肽。重链（heavy chain,H含有4个环肽，和链因氨基酸的排列顺序、二硫键的数目和位置、H70kD。不同的基组成，分子量约为50含糖的种类和数量不同，其抗原性也不相同，可将其分为链、链、链、链、链五IgA、IgG（）Ig分子分别称为IgM（）、链类，这些H链与L（链或链）组成的完整 （）和IgE（）、IgD 可变区和恒定区N-（链的氨基酸序列比较分析，发现其氨基端通过对不同骨髓蛋白或本周蛋白H链或L末端）则

5、相对稳定，C-V），而羧基末端（末端）氨基酸序列变化很大，称此区为可变区（ C区）。变化很小，称此区为恒定区（个氨基111端的1/2（约含108可变区（variableregion,V区） 位于L链靠近N1区中均有一个V个氨基酸残基）。每个1/4（约含118酸残基）和H链靠近N端的1/5或区氨基酸的组成和V75个氨基酸残基。由链内二硫键连接形成的肽环，每个肽环约含67区中氨基酸的种类、排列顺序千V排列随抗体结合抗原的特异性不同有较大的变异。由于 变万化，故可形成许多种具有不同结合抗原特异性的抗体。某些局部区域的氨基酸组成和中和VHVL和VH。在VL链和LH链的V区分别称为VHVR）。在高变区（

6、排列顺序具有更高的变休程度，这些区域称为hypervariable region,）。部位的氨基酸组面和排列相对比较保守，称为骨架区（framework region区中非HVRVH和102位氨基酸。VL50、65、9524VL中的高变区有三个，通常分别位于第34线结晶衍射的研究分析证明，高变。经XHVR2HVR1、和HVR3HVR的这三个分别称为complementarity-determining 决定簇互补区（区确实为抗体与抗原结合的位置，因而称为，CDR3和、又可分别称为和、的和。region,CDR）VLVHHVR1HVR2HVR3CDR1CDR224 / 3 idiotypic 具

7、有更高的高变程度。高变区也是Ig分子独特型决定簇（一般的CDR3 ）主要存在的部位。在大多数情况下H链在与抗原结合中起更重要的作用。determinants 甘氨酸）与抗原表位结合高变区（HVR）示意图（G表示相对保守的图2-4 个氨基酸残105链靠近C端的1/2（约含区）2恒定区（constantregion,C 位于L链每个功H119位氨基酸至C末端）。3/4基）和H链靠近C端的区域或4/5区域（约从个氨基酸残基组成的肽环。60多个氨基酸残基，含有一个由二锍键连接的50能区约含110链中都比较恒定，如同型L链和同一类H这个区域氨基酸的组成和排列在同一种属动物Ig区不相同，只能与相应与人抗破

8、伤风外毒素的抗毒素IgG，它们的V人抗白喉外毒素IgG区的结构是相同的，即具有相同的抗原性，应用马抗人的抗原发生特异性的结合，但其C）发生结合反应。这是IgG第二体（或称抗抗体）均能与这两种抗不同外毒素的抗体（IgG 制备第二抗体，应用荧光、酶、同位毒等标记抗体的重要基础。 功能区）（domain链可通过链内二硫键折叠成若干球形功能区，Ig分子的H链与L每一功能区 110个氨基酸组成。在功能区中氨基酸序列有高度同源性。约由 ）两功能区。VL）和L链恒定区（CL链可变区（1L链功能区 分为L、）和三个恒定区（CH1和、IgAIgD的H链各有一个可变区（VH 2H链功能区IgG、CH1VH链各有一

9、个可变区（）和四个恒定区（的共四个功能区。CH2和CH3）IgM和IgEH（表示H链恒定区，可在C如要表示某一类免疫蛋白CH3CH2、和CH4）共五个功能区。重恒定区）后加上相应重链名称（希腊字母）和恒定区的位置（阿拉伯数字），例如IgG 来表示和、可分别用和、链CH1CH2CH3C1C2C3。/ 4 immunoglobulin 区每个功能区各形成一个免疫球蛋白折叠（区或C链和H链中VIgbetapleated片层结构折叠含有两个大致平行、由二硫连接每Ifold,Ig fol折股反平行的多肽链组成。可变区中的高变区I片层结构sheet），每hypervariable loop），是与抗原结合

10、的位置的一侧形成高变区环功能区的作（区中抗原决定CD）VV是与抗原结合的部位，其HV分子。单I，组成一F表）互补结合的部位VV通非共价相互作个抗原结合位点具antigen-bindingsit），二聚体分泌Ig个抗原结合位1个抗原结合位点五聚Ig可C上具部分同种异型的遗传标CIgCl结合点，能活化补体的经典活化途径母CHIgGC具补到胎体内胎主传CH部分可通F细N、巨细、粒细胞细CHIgGCH具有结单核细CCCH）具有补体结合位点IgIgMCH受的功能（CH因部FCR嗜碱性粒细有关能区与结肥大细）铰链区不是一个独立的功能区，但它与其客观存在功能铰链区hingeregio有关。铰链区位CHCH之

11、间。不铰链区含氨基酸数目不等多链的铰链区较长，约6链的铰链区较短，只1多个氨基酸残基链间二硫键，该区半胱氨残基。铰链区包氨基酸残基，其铰链区含1与抗原结合时此V，易发生伸展及一定程度的转动，V脯氨，不形螺CH发生扭曲，使抗体分子上两个抗原结合点更好地与两个抗原决定簇发生互补。由木瓜蛋白酶、细胞等生物学活性。铰链区构型变化，显示出活化补体、结组CH缺乏铰Ig敏感当用这些蛋白酶水解免疫球蛋白分子时常此区发裂Ig蛋白区链和分泌成链分子量约和五聚Ig中链joining chai存在于二聚体分泌Ig残基，通过二硫键连接胱氨个15k，由12个氨基酸组成的酸性糖蛋白，含五聚体或多聚体的组成以及在体I二聚体链

12、的羧基端的半胱氨酸链可能链转运中的具有一定的作用是分secretorycomponent,S又称分泌片secretory piec分泌成分成，以共价形式结胞，糖蛋白，由上皮上的一个辅助成分，分子量约Ig75kD24 / 5 解酶的降解具外分泌的存在对于抵抗液中蛋白水到Ig分子，并一起被分泌到粘膜表面。SC 有重要作用。 单体、双体和五聚体 血清型IgA。链组成的基本结构，如IgG、IgD、IgE1单体 由一对L链和一对H二聚体（或多聚IgA（secretory IgA,SIgA）双体 由J链连接的两个单体，如分泌型2 IgA高。体）IgA结合抗原的亲合力（avidity）要比单体 结构示意图图

13、2-5 分泌型IgACys575（CC3Cys414（）和 由J链和二硫键连接五个单体，如IgM。链3五聚体之链存在下，通过两个邻近单体IgM链Cys端的尾部）对于IgM的多聚化极为重要。在J所合成和分泌的之间形成二硫键组成五聚体。由粘膜下浆细胞J间以及链与邻链Cys575结合，穿过粘膜上皮细胞到IgM五聚体，与粘膜上皮细胞表面pIgR（poly-Ig receptor,pIgR） 粘膜表面成为分泌型IgM（secretory IgM）。 酶解片段从而区）水解兔IgG,1本瓜蛋白酶的水解片段Porter等最早用木瓜蛋白酶（papain Ig四肽链的基本结构和功能。划获知了 端侧切断。IgG铰链

14、区H链链间二硫键近N1（）裂解部位：fragmentof antigen 段共裂解为三个片段：两个Fab（抗原结合段，（2）裂解片段：Fab段分子量为54kD段由一条完整的FabL链和一条约为1/2的H链组成，）binding,每个1/2H中约沉淀反应段可与抗原结合，表现为单价，但不能形成凝集或。FabFab一个完整的段、CH1和部分铰链区。一个Fc225链部分称为Fd段，约含个氨基酸残基，包括VH链所的由连接,H链二硫键和近羧基端两条约1/2H）（可结晶段，fragmentcrystallizable FcIg50kD组成，分子量约。在异种间免疫所具有的抗原性主要存在于段。/ 6 的局部产生

15、示意图2-6 人分泌型IgA和分泌型IgM图 结构示意图图2-7 IgM ）裂解免疫球蛋白。等最早用胃蛋白酶（pepsinNisonoff2胃蛋白酶的水解片段 C端切断。H（1）裂解部位：铰链区链链间二硫键近 2）裂解片段：（HL链和由链间二硫键相连一对略大于Fab中Fd的：包括一对完整的（1）Fab）2具有双价抗2）和铰链区。个氨基酸残基，包括链，称为Fd，约含235VH、VH1F（ab与抗原结合的亲合力要大于F体活性，与抗原结合可发生凝集和沉淀反应。双价的（ab）2了结合相应抗原的生物学活性，又减少或避免了）（。由于应用单价的FabFab2保持时24 / 7 ）abF（Fc段抗原性可能引起

16、的副作用，因而在生物制品中有较大的实际应用价值。虽然中部分，因此不具备固定补体IgIg分子一样，但由于缺乏2与抗原结合特性方面同完整的链间的二硫可发生2经还原等处理后，H）细胞膜表面Fc受体结合的功能。F（ab以及与 断裂而形成两个相同的Fab片段。 ）Fc可继续被胃蛋白酶水解成更小的片段，失去其生物学活性。2 酶水解片段示意图2-8 Ig图 免疫球蛋白分子的功能最主要的免疫分子，免疫球蛋白所具有的功能是由免疫功能Ig是体液免疫应答中发挥 其分子中不同功能区的特点所决定的。 特异性结合抗原、寄生虫最显着的生物学特点是能够特异性地与相应的抗原结合，如细菌、病毒、Ig区VIg的这种特异性结合抗原特

17、性是由其V区（尤其是某些药物或侵入机体的其他异物。链超变区组成，与相应抗的抗原结合点由L链和H中的高变区）的空间构成所决定的。Ig以及范德华力等次级键相结合，这种结合是可逆的，并电力、氢键原上的表位互补，借助静浓度的影响。在某些情况下，由于不同抗原分子上有相同的抗原决定pH、温度和电解受到cross 此称为交叉反应（簇，或有相似的抗原决定簇，一种抗体可与两种以上的抗原发生反应， ）。reaction抗体分子可有单体、双体和五聚体，因此结合抗原决定簇的数目（结合价）也不相同。）、IgEIgG2（ab）和单体Ig（如、IgDFFab段为单价，不能产生凝集反应和沉淀反应。价，但实际上由于立体构型的I

18、gM理论上应为10价。五聚体有为双价。双体分泌型IgA4 5空间位阻，一般只有个结合点可结合抗原。/ 8 ，和SmIgD成熟B细胞主要表达SmIgMB细胞表面Ig（SmIg）是特异性识别抗原的受体， SmIg其识别抗原的特异性是相同的。B细胞克隆表达不同类同一 活化补体典途径活化补体。当抗体与相应抗原结合后，可通过经、IgG2和IgG31IgM、IgG1个亚由于Clq6C lq的补体结合点，开始活化补体。的CH2和IgM的CH3暴露出结合IgG活化因此IgG和Cls，需要2个C端的球与补体结合点结合后才能依次活化Clr单位中一般分子的两个亚单位结合。Clq单体同时与1个补体需要一定的浓度，以保

19、证两个相邻的IgG两个或两个以上球部Clq10-4M，当C端球部结合IgG时亲和力则很低，Kd为当Clq一个功能区CH2与Clq结合点位于Kd为10-8M。IgG结合两个或多个IgG分时，亲合力增高倍以上。人类天然IgMGlu-x-Lys-x-Lys）。折叠股318322位氨基酸残基（中最后一个 发生快而且严重。，血型不符合引韦的输血反应B血型抗体为IgM和抗的抗A 等可通过替代途径活化补体。和IgE凝聚的IgA、IgG42 Fc受体结合IgFcR等来表示。当FcR、FcR、不同细胞表面具有不同Ig的Fc受体，分别用抗体由段可与具有相应受体的细胞结合。IgE与相应抗原结合后，由于构型的改变，其

20、Fc段结构特点，可在游离情况下与有相应受体的细胞（如嗜碱性粒细胞、肥大细胞）于其Fc受体结合可发挥不同的生物学作）。抗体与Fc结合，称为亲细胞抗体（cytophilic antibody 用。IgE肥大细胞表面刺激机体产生的IgE可与嗜碱性粒细胞、1介导I型变态反应变应原结合。当相同的变应原再次进入机FcRI高亲力受体细胞脱颗粒，释放组胺，合成由细胞释放组受，合成由细胞脂质来结合，刺激细胞脱颗粒，可与已固定在细胞膜上的IgE体时， 。等，引起型变态反应源的介质如白三烯、前列腺素、血小板活化因子（opsonin）等调理素C3b、C4b补体调理吞噬作用 调理作用（opsonization）是指抗体

21、、2heat-labile （抗原。由于补体对热不稳定，因此又称为热不稳定调理素颗粒性促进吞噬细菌等）。补体与抗体同时发挥调理吞噬heat-stableopsoninopsonin）。抗体又称热稳定调理素（、单核细胞和巨噬细胞具有高亲和力或低亲和力的中性粒细胞作用，称为联合调理作用。亚类对于调理吞噬起主IgG3和IgG尤其是人IgG1），）和FcRI（CD64FcR（CD32与相应抗原结合后可促进嗜酸性粒细胞的IgEFcR，嗜酸性粒细胞要作用。具有亲和力，从而加”之间吞噬细胞“搭桥吞噬作用。抗体的调理机制一般认为是：抗体在抗原颗粒和降低吞噬改变抗原表面电荷，抗体与相应颗粒性抗原结合后，强了吞噬

22、细胞的吞噬作用；/ 9 荚细胞与抗原之间的静电斥力；抗体可中和某些细菌表面的抗吞噬物质如肺炎双球菌的 ，使吞噬细胞易于吞噬；吞噬细胞FcR结合抗原抗体复合物，吞噬细胞可被活化。膜 2-9 抗体的调理吞噬作用图结合靶细胞抗体与带有相应抗原的3发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 当IgG细胞等效应细胞结合，发挥抗NK后，可与有FcR的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、）。antibodydependentcell-mediated cytotoxicity,ADCC体依赖的细胞介导的细胞毒作用（）所介FcR细胞发挥ADCC效应主要是通过其膜表面低亲和力（CD16目前已知。NK肿瘤坏导的，IgG不仅起

23、到连接靶细胞和效应细胞的作用，同时还刺激NK细胞合成和分泌作用ADCC溶解靶细胞。嗜酸性粒细胞发挥，并释放颗粒，死因子和干扰素等细胞因子虫介导的，嗜酸性粒细胞可脱颗粒释放碱性蛋白等，在杀伤寄生FcR是通过其FcR和 蠕虫中发挥重要作用。如 图2-10 抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（ADCC）结合，staphylococcus proteinA,SPA）菌A蛋白（IgGFc此外，人段能非特异地与葡萄 IgG等抗体，或代替第二抗体用于标记技术。应用SPA可纯化 通过胎盘能选择性地与胎盘母体。IgIgG的给是唯一可通过胎盘从母体在人类，IgG转移胎儿IgG滋养层一侧的细胞结合，转移到滋养层细胞的吞

24、饮泡内，并主动外排到胎儿血中。循环24 / 10 通Fab并不能通过胎盘。IgG如切除的这种功能与IgGFc片段结构有关，Fc段后所剩余，对于新生儿感有重要作用过胎盘的作用是一种重要自然被动免疫 免疫球蛋白分子的抗原性免疫异种动物、同种异体或在自身体内可引起不免疫原本身具有抗原性，将Ig作为Ig不同抗原决定簇存在的不同部位以及在异种、同种异体或自体中IgI同程度的免疫性。根据的抗原性分为同种型、同种异型和独特型第三种不同抗原决Ig产生免疫反应的差别，可把 定簇。 同种型抗原特异性的标记，要异种体内Ig同种型（isotype）是指同一种属内所有个体共有的）而异。同种型的specics可诱导产生相

25、应的抗体，换句话说，同种型抗原特异性因种属（ 的类、亚类，型和亚型。CLH ，同种型主要包括Ig抗原性位于CH和 ）1免疫球蛋的类和亚类（classesand subclasses抗原性的CHCH）。根据链的恒定区（1）类：决定Ig不同类的抗原性差异存在于H五类，不和、差异（即氨基酸组成、排列、构型、二硫键等不同）H链可分为H基因水平上，不同类的。在、IgD和IgEH链与L链组成完整Ig的分子别为IgM、IgA同在理化性质及生物学功能上可有。不同类Ig链恒定区的是由不同的恒定区基因片段所编码 较大差异。中由于铰链区氨基酸组成和二硫键数目的差异，可分为不同的）亚类：同一类Ig（221和亚类，亚类

26、间抗原性的差异要小于不同类之间的差异。目前已发现人的重链有IgG2b、IgG1、IgG2a4IgA2。重链有个亚类，但命名为L两个亚类，分别与链组成IgA1和不同亚类也是由不同的恒定Ig和IgG，目前尚未发现存在不同的亚类。IgG3。IgM、IgD和 区基因片段编码。 ）免疫球蛋白的型和亚型（typesand subtypes2抗原性的差），根据CL链的恒定区（Ig型的抗原性差异存在于LCL（1）型：决定97%1；而在小鼠，轻链之比约为2：异（氨基酸的组成、排列和构型的不同）分为和 左右。型只占3%轻链为型，四和421、3C22（）亚型：根据轻链恒定区（）个别氨基酸的差异又可分氨154和34在

27、第，和位氨基酸的分别为轻链在和个亚型。12190亮氨酸精氨酸 。丝氨酸基酸分别为某氨酸和24 / 11 同种异分子抗原性的不同，在同种异Iallotyp）是指同一种属不同个体间同种异型同种异型抗原性的差别往往只有一个或几个氨基酸残基的不同间免疫可诱导免疫反应同种异型可I突所致，并被稳定地遗传下来，因能是由于编I的结构基因发生上C为一种遗传标记genetic marker），这种标记主要分布C重链上均存在有同种异型标记，目前已发现2链上的同种异G4m4cG2mn;G3mggbbbbbcGlm代表表示亚。2种左右。其表链4）记marke链可均位F部位。一IgG分子C区外，其余GGlm位G1mG1m

28、z,F部位如白种人常常1C区标志同时具有一个以上G是密切连CCCC亚类由于人1染色编码四Ig区基haplotyp标记可作为间倍体）遗传给子代的，因IgG链各亚G4542A2m41链上的同种异2链已发现A2mA2m两种A2m则分别为苏氨酸、亮氨酸缬氨46位氨酸上分别苯丙氨天冬氨链上尚未发现有同种异型存在异亮氨和丙氨酸1氨一种同种异型链上的同种异型目前只发Em位氨基1915位Km链上的同种异型旧称Inv现分Km分别为丙氨和缬氨酸上分别为缬氨酸和亮氨酸Km分别为丙氨酸和亮氨酸Km链上尚未发现有同种异型独特区上的抗原特异性。不同抗体形成细胞克隆）为每一种特异Ig独特型idiotyp区不同的抗原性，这是

29、由可变区中成其是超变区产生Ig区具有与其客观存在抗可所以，在单一个体内所存在的独特型数量相当大氨基酸组成、排列和构型所决定的可在异种、同种异体以及自身体idiotop10以上。独特型的抗原决定簇称为独特位），独特型和抗独型antiidiotypicantibody,I 诱产生相应在的抗体，称为抗独特型抗体体可形成复杂的免疫调节中占有得要地位人免疫球蛋白分子上抗原决定簇分2-1抗原性分举在部IgEIgIgIgIgCH / 12 2 、IgG1-4,IgA1种亚CHCLCL（z（17）f（3G1ma（1x（2CH（1G2mn（23）（2（11）b3（13b4（14b5（10bG3mb1（5c3（6

30、（3g1（28）v（27c5（24u（26s（15t（16g1（21同种异（44b（1）G4m4a（1CH（22A2mCEm1C3Km极独特VHVL年建议采用阿拉数字代号，但目前许多专WHO19764同种异型的命名中，注：1链同种异型阿拉伯数字代号列于相应英文字母业实验室仍沿用小写英文字母，在本表中将 代号后的括号中 免疫球蛋白分子的超家族蛋白衍射分析等研究表明，许多细胞膜表面和机体某些X晶体应用DNA序列分析和区CIgV区或Ig折叠相似，在DNA水平和氨基酸序列上与分子，其多肽链折叠方式与质和突变）经复制有较高的同源性，它们可能从同一原始祖先基因（primodial ancestral geneimmunoglobulin gene 衍生而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族（immunogloblin ,这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族（superfamily） superfamily,IGSF）。 免疫球蛋白超家族的组成的IGSF以及基因工程研究的进展，近年来发现属于由于细胞表面标记、单克隆抗体分及相关分子，B细胞抗原识别受体和信号传导MHC、成员已达近百种，主要包括T细胞）CD功能相关分子，以及部分白细胞分化抗原（细胞因子受体子，