抗体.ppt

　　抗体

　　抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用

　　抗体的基本结构 抗体的辅助成分 抗体分子的水解片段 免疫球蛋白上的抗原决定簇

　　抗体的结构

　　抗体的基本结构

　　重链(heavy chain, H链)和轻链(light chain, L链) 可变区和恒定区 球状结构域结构域(domain) 铰链区

　　重链和轻链

　　天然抗体分子的基本结构两条相同的重链(heavy-chainm H)和两条相同的轻链(light chain, L链)经链间二硫键连接 H 链：450～550个氨基酸残基，MW 约55～75kD L链：214个氨基酸，MW 25 kD 链间存在诸如离子键、氢键以及疏水作用非共价相互作用，形成完整的抗体分子

　　可变区(variable region, VH 和 VL)

　　不同特异性抗体之间氨基酸序列变化较大的区域，集中位于H链和L链的N-端 110氨基酸

　　抗体结合抗原的特异性，源自这些可变区氨基酸序列的差异

　　高变区：重链和轻链V区(分别称为VH和VL)的氨基酸组成和排列顺序高度可变区域(HVR1?3);因其在空间结构上可与抗原决定簇形成精密的互补，故又称互补性决定区(CDR1?3)

　　高变区(hypervariable region, HVR)

　　互补决定区(complementarity determining region, CDR)

　　骨架区(framework region, FR)

　　在V区中氨基酸组成和排列顺序相对不易变化的CDR 以外区域,VH或VL各有FR1,FR2,FR3,FR4四个骨架区。

　　作用：主要是稳定CDR的空间构型，以利Ig CDR与 抗原表位精细的特异性结合。

　　恒定区(constant region, CH 和 CL)

　　相对于可变区而言，靠近肽链C端的氨基酸序列相对恒定，变化较少，称为恒定区

　　H链恒定区差异，分为?、?、 ? 、? 、? 5种类型，决定了 五种抗体类别(IgM、IgD、IgG、IgA、IgE)

　　L链恒定区差异，分为?和?两型

　　五类Ig结构示意图

　　不同特征：链内二硫键数目和位置、结构域的数目、铰链区的长度(IgM和IgE无)、功能

　　IgM、IgG、IgA、IgD以及IgE的基本结构

　　不同特征：链内二硫键数目和位置、结构域的数目、铰链区的长度(IgM和IgE无)

　　IgG分子的四种亚类

　　IgG1

　　IgG4

　　IgG3

　　IgG2

　　(Gp:) 天然的Ig单体结构中，两条重链相同，两条轻链相同1.两个相同抗原结合部位 2.两条重链同类，两条轻链同型 3. 重链结构决定了一个抗体的类别和效应功能

　　链间二硫键的数量和位置 CH2结构域多糖分子数目 CH结构域数目 铰链区长度

　　同一类别的、抗原特异性不同的抗体?V区各异，C区氨基酸组成和序列基本相同 Ig分为五类(class)或五个同种型(isotype) 特异性相同、不同类别的抗体?V区相同，C区氨基酸组成和序列不同

　　抗体分子的二级结构-免疫球蛋白折叠每个肽链经110个氨基酸，折叠形成反向平行的?片层，链内二硫键连接构成稳定的“?”桶状结构，再进一步折叠成球状结构，即结构域(domain)。相邻的球状结构域相互作用即组成蛋白质的四级结构

　　(91?98)

　　1条轻链和1条重链的各3个HVR通过折叠后聚集，共同构成一个结合抗原部位——决定了抗体对抗原的特异性识别。

　　28-35 49-56 91-98

　　结构域或功能区(domain)

　　轻链包括VL和CL两个结构域,重链含有1个VH和3-4个CH结构域(C?4和C?4)

　　Ig分子的每条肽链可折叠成2?5个球状结构域或功能区

　　重链铰链区(hinge region)

　　位于CH1与CH2之间，IgM和IgE无绞链区

　　富含脯氨酸，易伸展弯曲，能改变两个Y形臂之间的距离，有利于两臂同时结合两个相同的抗原表位

　　抗体的辅助成分

　　J链：由浆细胞合成，将单体Ab分子连接为二聚体或多聚体

　　分泌片 由黏膜上皮细胞合成和分泌，以非共价形式结合到二聚体上，并一起被分泌到黏膜表面。对保护SIgA的铰链区免受蛋白酶水解

　　免疫球蛋白水解片段

　　意义：阐明Ig分子生物学作用 构建基因工程抗体

　　Fragment crystallizable与效应分子(补体)或效应细胞(FcR)相互作用部位

　　Fragment antigen binding(单价)

　　因去掉Fc段，不能和任何效应分子相互作用

　　具有与完整Ig一样的抗原结合活性(双价)

　　同种型 (isotype) 在不同种属间刺激能产生免疫应答;

　　同种异型 (allotype) 在同一种属不同个体刺激可产生免疫应答;存在于C区

　　独特型(idiotype)同一种属、同一个体来源的抗体分子免疫原性不尽相同，存在于V区

　　免疫球蛋白上的抗原决定簇

　　人IgG(Ab1)羊抗人IgG (Ab2)

　　抗体

　　抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用

　　Ig C区的功能: 激活补体，溶菌、溶解病毒和细胞 结合Fc段受体，招募效应细胞调理作用(opsonization)介导ADCC效应介导I型超敏反应(IgE) 穿过胎盘(FcRn)和黏膜( pIgR)

　　Ig V区的功能 识别并特异性结合抗原 直接效应中和作用(病毒、毒素)凝集细菌 促进吞噬

　　触发

　　免疫球蛋白的功能

　　中和细菌毒素，阻断病原入侵

　　IgG IgM ICs激活补体，溶菌效应

　　经典途径

　　旁路途径

　　MBL途径

　　抗原抗体复合物

　　病原体甘露糖残基

　　病原体表面多糖

　　C1qrs C4,C2

　　MBL-MASP C4,C2

　　B,D,P因子

　　C5

　　C6C7C8C9

　　MAC组装

　　前端效应各异

　　末端通路共同

　　补体系统激活的三条途径

　　C3

　　(Gp:) C3转化酶 C5转化酶

　　C5b6789n复合物——攻膜复合物(MAC)的形成

　　经典激活途径和旁路激活途径的比较

　　抗原/抗体复合物(适应免疫)

　　C3

　　C3b

　　C3a

　　微生物、外源异物

　　经典激活途径

　　旁路激活途径

　　C5-C9终末复合物

　　进化上出现较晚的一种与适应性免疫系统相连接的形式

　　参与非特异性天然免疫，在进化和发挥抗感染作用的过程中，旁路途径是最先出现和发挥作用的，有早期抗感染作用。

　　C3bBb

　　C4b2a

　　C4b2a3b

　　C3bnBb

　　结合FcR，招募效应细胞

　　联合促调理作用(opsonization) 补体成分C3b/C4b/iC3b包被在细菌等靶目标的表面，使得带有识别这些补体成分受体(CR1、CR3、CR4)的吞噬细胞能与细菌结合，因而激发吞噬杀伤活性。

　　IgE介导I型超敏反应

　　(Gp:) 肥大细胞或嗜碱性粒细胞

　　Fc?R?

　　Th2

　　(Gp:) APC

　　IL-4

　　BCR

　　IgE

　　粘膜下腺

　　血小板

　　平滑肌细胞

　　小血管

　　释放介质

　　变应原

　　脱颗粒

　　致敏肥大细胞或 嗜碱性粒细胞

　　产生IgE

　　临床症状

　　肥大细胞或嗜碱性粒细胞

　　IgG穿过胎盘

　　胎盘母体侧滋养层细胞表达一种IgG输送蛋白 (neonatal FcR, FcRn), IgG选择性与FcRn结合，转运至滋养层细胞内并主动进入胎儿血液循环 重要的自然被动免疫机制，新生儿抗感染

　　IgA穿过粘膜-局部黏膜免疫

　　抗体

　　抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用

　　主要以单体形式存在，抗原结合价为2价; 出生后3个月开始合成，3～5岁接近成人; 血清中含量最高，占血清总Ig的75-80%; 产生比较晚，是再次应答的主要抗体; 半衰期最长(t ?=23天); 分布最广，易通过毛细血管壁，是血管外的主要抗体; IgG1-3能穿过胎盘，新生儿抗感染免疫起重要作用; 激活补体 – IgG1～3的CH2(经典)，IgG4(替代); Fc段结合细胞FcR – 吞噬细胞-调理作用 NK细胞，吞噬细胞-介导ADCC

　　IgG特性：

　　IgG功能

　　抗感染的主要抗体 新生儿抗感染免疫的重要抗体 介导II,III型超敏反应 介导自身免疫

　　IgM

　　J 链

　　IgM

　　分 泌 型 IgM

　　膜 型 IgM

　　mIgM

　　Iga Igb

　　Iga Igb

　　Membrane-bound IgM

　　分子量最大，以五聚体形式存在，抗原结合价为5价 出现最早的Ig(胚胎末期) 分布局限，几乎都在血管内 通过经典途径激活补体

　　IgM特性：又称巨球蛋白

　　IgM功能：

　　个体发育过程中最早合成和分泌的抗体 抗感染最早出现的抗体类别　 较IgG更易激活补体　 天然血型抗体 宫内感染的诊断依据 只表达mIgM是未成熟B细胞的标志

　　(Gp:) J 链

　　(Gp:) 分泌片

　　IgA dimer

　　IgA：

　　血清型-单体 分泌型-双体

　　IgA特点:

　　以二聚体形式存在，抗原结合价为四价 生后半年左右合成 sIgA通过母乳被动转移给新生儿

　　分布: 唾液,泪液,乳汁以及呼吸道，消化道和泌尿生殖道的分泌液中

　　IgA功能：

　　粘膜局部抗感染的主要抗体

　　阻止病原体粘附于粘膜细胞 　　中和病毒和外毒素

　　1.单体分子; 2.血清中含量最低(占Ig的0.002%); 3.半衰期 3天; 4.粘膜下淋巴组织中的浆细胞产生。

　　IgE

　　1、介导Ⅰ型超敏反应; 2、过敏性疾病和某些寄生虫感染患者血清中特异 性IgE水平增高。

　　功能

　　(Gp:) IgD 分 子 的 结 构

　　IgD

　　未成熟B细胞仅表达IgM，成熟B细胞可同时表达IgM和IgD(初始B细胞，na?ve B细胞)，活化的B细胞或记忆B细胞表面的IgD消失

　　抗体

　　抗体的结构 抗体介导的效应功能 各类免疫球蛋白的生物学特性 抗体在医学生物学方面的应用

　　抗体在医学生物学方面的应用

　　多克隆抗体(polyclonal antibody) 单克隆抗体 (monoclonal antibody, mAb ) 基因工程抗体 (genetic engineering antibody)

　　mAb: 由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原表位的具有高度特异性的抗体。

　　定义 指由不同B细胞克隆产生的针对抗原物质中多种抗原决定簇的多种抗体混合物。如:免疫血清(含多种特异性抗体)。 实际意义 (1)预防、治疗感染性疾病 (2)临床诊断

　　多克隆抗体(polyclonal antibody)

　　定义 由单一克隆B细胞杂交瘤产生的，只识别抗原分子某一特定抗原决定簇的特异性抗体 特点 具有高度均一性。 杂交瘤细胞骨髓瘤细胞 — 无限增殖; (HGPRT) 缺陷型免疫B细胞 — 合成、分泌特异性抗体HAT培养基：次黄嘌 (H), 氨基蝶呤(A)和胸腺嘧啶核苷(T) 实际意义 (1)抗原的纯化和结构分析 (2)细胞发生、分化及功能的阐明 (3)临床疾病的诊断和治疗

　　单克隆抗体(monoclonal antibody)

　　FDA-approved therapeutic antibodies

　　Product Specificity Product Indication Name type Orthoclone OKT3 CD3 Mouse Transplant rejection ReoPro GpIIb/gpIIa Chimeric Fab Cardiovascular disease Rituxan CD20 Chimeric Non-Hodgkin lymphoma Zenapax CD25 Humanized Transplant rejection Remicade TNF-α Chimeric Crohn disease, RA Simulect CD25 Chimeric Transplant rejection Herceptin Her-2 Humanized Metastatic breast cancer Mylotarg CD33 Humanized Acute myeloid leukemia DigiFab Digoxin Ovine Fab Digoxin overdose

　　定义 在DNA水平对Ig基因进行切割、拼接或修饰，导入受体细胞表达的抗体 举例 人-鼠嵌合抗体(chimeric antibody)改型抗体 (reshaped humanized antibody)小分子抗体双特异性抗体(bispecific antibody)

　　基因工程抗体(genetic engineering antibody)

　　(Gp:) 人源化抗体