第三讲-免疫球蛋白-2018

2、Ig 的型和亚型
Ig的型和亚型的抗原特异性标记均位轻 链恒定区。 （1）型（type）
轻链根据其抗原性不同可分为λ型和κ型 （2）亚型（subtype） 根据 λ 型 CL 区的个别氨基酸的差异可分 为1—4亚型
问题1：用人IgG同种型抗原免疫小 鼠，产生的小鼠抗人IgG抗体，能否 与小鼠IgG发生反应，兔IgG呢？ 问题2：用人抗白喉毒素IgG同种型 抗原免疫小鼠，产生的小鼠抗人IgG 同种型抗原抗体（抗抗体），能否 与人抗结核杆菌IgG发生反应呢？
Susumu Tonegawa(1939-)因在抗体基因的分子生物 学方面的研究，揭示了抗体多样性如何产生而获1987 的诺贝尔奖。
免疫球蛋白多样性的基因控制
抗体多样性产生机制：
组成造成的多样性 L ：（） 300 (V) × 5(J) ＝ 1500 H：n × 100(V) × 20 (D diversity) × 4(J) × 10 (C) ＝ n × 80000

Porter 于1958年用木瓜蛋白酶使完整的抗 体分子分解为两段相同的Fab段和一条Fc段 ，发现Fab段含有抗体结合的位点，Fc段则 与抗体的继发产生的生物学功能有关。（ nature 1958；182：670）
Fab（fragment antigen binding） Fc (fragment crystallized)
第二节 免疫球蛋白的异质性

抗体在结构和功能上不均一 性或差异性的总和。
抗原多样性和抗体类型所致抗体异质性
抗体血清型 要解决的问题？
抗体是否可以作为抗原？ 将小鼠的Ig免疫家兔，能否 获得抗小鼠Ig的抗体？

化学基础 宿主因素

异物性 宿主的遗传性 生理状况 佐剂 免疫剂量和途径
其它因素

抗体既是抗体，又是抗原
抗体血清型

不同种属、同种异体以及同一个体内的 抗体具有不同抗原性，可用血清学的方 法测定和分类，称为抗体的血清型。
同种型(isotype) 同种异型(allotype) 独特型(idiotype, Id)
一、同种型(isotype)

同一种属所有个体共有的免疫球蛋白抗原特 异性标记。换句话说，同种型抗原因种属而
尼尔斯·杰尼 1984年 乔治斯·克勒 色萨·米尔斯坦 1987年 利根川进
抗毒素的发现

19世纪末，德国学者Behring
存活
小剂量白喉毒素
大剂量白喉毒素
死亡
免疫血清
大剂量白喉毒素
存活
抗体（antibody, Ab）
是B细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所 产生的一种糖蛋白，主要存在于血液等体 液中，能与相应抗原特异性地结合，具有 免疫功能。
IgE
含量少,半衰期短(2.5天) 亲细胞抗体 可与肥大细胞、嗜碱性粒细胞结合，
参与I型超敏反应 ，同时在抗寄生 虫感染中起主要作用
20世纪早期，法国医生Charles Richet采纳摩纳哥
王子Albert建议，研究水母毒素，提出过敏反应现
象，并在1913年获得了诺贝尔奖。
僧帽水母毒素

特定抗原与相应细胞表面受体特异性 结合，从无数克隆中挑选出相应克隆， 使之活化、增殖、分化，最后成为能 分泌大量抗体的浆细胞和少量暂停分 化的记忆细胞。

胚胎期某细胞克隆若接触相应抗原， 此克隆即被清除或受抑制，称为禁闭克
隆（forbidden clone）。

某些情况下，禁忌克隆复活或发生突 变，成为对自身成分产生应答的克隆。
人工制备的抗体
多克隆抗体 单克隆抗体 基因工程抗体
多克隆抗体 (polyclonal antibody, pAb)

抗原免疫动物，获得抗血清 同一抗原的多个抗原表位；
即使是针对同一表位,可以产生不同
类型的抗体。
多克隆抗体的产生
不同抗原表位可诱导多个B细胞克隆 激活并产生不同特异性抗体
优点：制备容易、来源广泛 缺点：特异性不高，不易大规模制备
伤寒甲
伤寒乙
单克隆抗体（monoclonal- antibody， mAb）
将产生特定抗体的B细胞与能无限生长 的骨髓瘤细胞融合，形成B细胞杂交瘤，
由克隆化的B细胞杂交瘤产生的抗体。
1975年，Milstein与 Kohler建立单克隆抗体制备技
抗毒素，免疫血清疗法 的侧链学说 细胞吞噬作用，细胞免疫 理论 获得性免疫耐受
俄罗斯 体液免疫理论和抗体生成
1960年
弗兰克·麦克法兰·伯内特 澳大利亚 克隆选择学说 彼得·梅达沃 英国 美国 英国 丹麦 德国 英国 日本
1972年
杰拉尔德·埃德尔曼 罗德尼·罗伯特·波特
抗体化学结构
免疫调节网络学说 单克隆抗体 抗体多样性的遗传基础
术，获得了1984年诺贝尔奖。
杂交瘤细胞筛选的基本原理
B细胞+ 骨髓瘤细胞
PEG
B细胞
骨髓瘤细胞
B细胞杂交瘤
骨髓瘤细胞：TK或 HGPRT缺陷
HGPRT：次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶 TK：胸苷激酶
HAT：含次黄嘌呤、氨基喋呤和胸腺嘧啶核苷的培养基
特点
高度均一 特异性强 体外大规模制备与纯化
免疫球蛋白的其它结构


连接链（jioning chain, J 链）： 由浆细胞产生的一种糖蛋白，连 接两个或两个以上Ig单体的成分。 分泌片（secretory piece)：由黏 膜上皮细胞产生的一种蛋白质。 稳定IgA的作用。
J Chain
C 4
Secretory Piece
J Chain
二、同种异型(allotype)

同种异型：在同一种属不同个体间的 Ig 抗原特异性的差异， 部位：Ig分子的ＣＨ和ＣＬ上一个 或数 个氨基酸的差异。可作 为遗传标记。
三、独特型(idiotype, Id)

独特型：在同一个体内 , 每一种特异 性不同的抗体 , 其Ｖ区具有不同的抗 原特异性。 1974年Jerne提出的 独特型网络的理论, 与Milstein, Kohler 一起获得 1984诺贝尔奖。
基因工程抗体
借助重组DNA及蛋白质工程技术，对
编码抗体的基因进行加工改造，转染 受体细胞，使其表达重组抗体分子。
基因工程抗体构建示意图
ຫໍສະໝຸດ Baidu的
降低鼠源抗体的异源性 改进抗体功能 规模化生产特异性抗体
第六节 免疫球蛋白的遗传控制
如何解释Ig
V区中出现的不可估量
的多样性?
抗体应答早期产生的免疫球蛋白主
•
抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用 antibody-dependent cell-mediated cytotoxity，ADCC)：
具有杀伤活性的细胞如NK细胞通过其表
面表达的Fc受体识别于靶抗原上的抗体 Fc段，直接杀伤靶细胞。
通过胎盘和黏膜
参与新生儿免疫（Ig
G 3-6个月、Ig A
侧链学说
细胞表面的受体 受体脱落
20世纪30年代
1955年 Jerne
Haurowitz 模板学说
自然选择学说
抗原表位具有模板功能
自然抗体 抗原与自然抗体结合 抗原转运至抗 体产生细胞 特异性抗体
Burnet的克隆选择学说1957

机体免疫系统事先就存在能识别各种 抗原的细胞克隆，每个克隆细胞表面 都有针对不同特定抗原的受体；
骨架区（framwork region，FR）
CDR: complementary determining region
互补决定区
结构域
约含110个Aa残基，反向平行的β片层
链内二硫键， β 桶状结构

免疫球蛋白超家族（immunoglobulin
superfamily, IgSF)
免疫球蛋白的功能区
第三节 免疫球蛋白的功能
V区
补体结合位点 C区
V区：特异性结合抗原，中和毒素并阻断病原入侵; C区：激活补体，或与效应细胞表面Fc受体结合，发挥调理作用、
ADCC 、介导超敏反应、穿越胎盘等功能
特异性识别、结合抗原
活化补体
补体激活能力：IgM>IgG
结合靶细胞
•
调理作用
抗体如IgM和IgG 的Fc段可与中性 粒细胞、巨噬细 胞上的Fc受体结 合，从而增强吞 噬细胞的吞噬作 用。
再次注射小剂量僧帽水母毒素
立即出现严重症状 (呕吐、便血、晕厥、窒息以至死亡）
小部份幸存下来
IgD
含量少,
仅占血清Ig总量的0.2%, 易被蛋白酶降解 血清IgD的功能尚不清楚 膜结合型IgD构成BCR,是B细胞分 化发育成熟的标志
第五节 抗体的制备
抗体产生的理论
1897年 Paul Ehrlich
1937年Tiselius电泳血清蛋白
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。
存在部位与形式： 分泌型（ secreted Ig， sIg） 膜型（membrane Ig, mIg） B细胞表面，B细胞受体（BCR）。
第一节 免疫球蛋白的基本结构
异。它们主要位于Ig 的C区上, 包括Ig的类、
亚类、型、亚型。
1、Ig的类和亚类
（1）类（classes）： 重链根据其抗原性不同可分为 μ、γ、α、δ、ε 链 ， 分 别与轻链 组 成IgM、IgG、IgA、IgD、IgE （2） 亚类（subclasses）：同一类Ig铰链区氨 基酸组成和二硫键数目差异。 α链可分为α1和α2； γ链可分为γ1、γ2、γ3、γ4；
Light chain
Interchain disulfide bonds heavy chain
75
V 区（可变区）: Variable region
75
C 区（恒定区）: constant region
超变区(hypervariable region, HVR)
在免疫球蛋白V区中某些特定位置的 氨基酸残基更加变化多端, 呈现极大的 变异性, 是抗体和抗原发生特异性结合 的部位，称为超变区，又称为互补决定 区(complementarity determining regions, CDRs）。
哺乳期） 参与黏膜免疫（Ig A）
第四节 各类Ig的特性及功能
IgG
血清中浓度最大,占血清总Ig的75-85% 机体主要抗感染抗体 唯一能通过胎盘的抗体 对新生儿免疫至关重要
有不同的亚类，这些亚类的Fc区有轻微 的差别，因此具有不同的功能，如IgG3能 更好的固定补体， IgG1擅长于调理，促 进吞噬细胞的吞噬作用
IgM
含量少,占血清Ig的510% 由5个单体Ig构成 抗感染效应最强 在感染早期最早产生， 急性感染的标志性抗 体 激活补体的级联反应

IgA
是人体内最丰富的抗体类型；
在血清中主要以单体形式存在,在外分泌
液中以双体或多聚体形式存在 主要参与黏膜免疫 参与新生儿免疫


Porter和他的同事接着证明了免疫球蛋白分子是由两 条轻链与两条重链组成，从而提出了现在被普遍接受 的IgG模型。

最后， 1969年，Edelman和他的合作者们成功地提出 了一个完整免疫球蛋白分子的一级结构 。

Porter和Edelman 对抗体的化学结构进行的共 同研究获得1972的诺贝尔奖。
功能区 VL及VH
作用 抗原结合部位
CH1、CL1 CH2 CH3
CH3，CH4
骨架支撑作用 补体结合部位 与免疫细胞 Fc受体结合
与肥大细胞结合
重链根据其抗原性不同可分为 μ、γ、α、δ、 ε链，分别与轻链组成IgM、IgG、IgA、IgD、 IgE
免疫球蛋白的水解片段
木瓜蛋白酶
胃蛋白酶
Fab（fragment antigen binding） Fc (fragment crystallized)
要为IgM, 再次应答主要为 IgG ，还
会有IgA,IgE,IgD ,如何解释 ?
1976年Tonegawa (利根川进) 等证实： V区和C区编码的基因片段在胚系DNA中是分离 的； 抗体轻链（重链）分别由V、（D）、J、C基 因片段群中各选择一个基因片段组合而成； V、（D）、J、C基因片段具有多数量性； V、D、J基因片段组合时可发生序列的插入、 缺失、突变等.
第三讲
抗 体
主要教学内容
第一节 免疫球蛋白的基本结构 第二节 免疫球蛋白的异质性 第三节 免疫球蛋白的功能
第四节 各类免疫球蛋白的特性与功能
第五节 抗体的制备
第六节 免疫球蛋白的遗传控制
20世纪6项与抗体有关的诺贝尔奖
时间 得主 国家 得奖原因
德国 1901年 埃米尔·阿道夫·冯·贝林 伊拉·伊里奇·梅契尼科夫 1908年 保罗·埃尔利希 德国