Immunoglobulin , Ig Antibody, Ab 免疫球蛋白·抗体 主讲：肖 健 沈倍奋

Chemical structure of Ab NOBEL PRIZES FOR ANTIBODY RESEARCH 1901 von Bering Serum therapy Ehrlich & Metchnikoff 1908 antitoxin Edelman & Poter 1972 Chemical structure of Ab 1977 Yalow Radioimmunoassay Koler,Milstein & Jerne Monoclonal Ab 1984 1987 Tonegawa Ig gene rearrangement

Discovery of Ab 抗体的发现 1890: von Behring and Kitasato -ANTIBODIES in the serum of vaccinated individual bind to pathogens Emil von Behring 1854 - 1917, Nobel Prize in 1901 for demonstrating that circulating antitoxins against diphtheria and tetanus toxins conferred immunity.

正常血清蛋白电泳图 Albumin -globin -globin -globin

Immune sera Normal sera

基本概念 Ab抗体 Ig免疫球蛋白 是B淋巴细胞识别抗原后增殖分化为浆细胞所产生的一种能与相应抗原发生特异性结合的蛋白质。 指化学结构或生物学活性与抗体相类似的球蛋白。

Ⅰ. Basic Immunoglobulin Structure Ig的基本结构

Ig的基本结构 四肽链结构 功能区 绞链区 酶解片段 分泌片 接合链

重链和轻链 1)重链Heavy chain: 5 Classes ,  ,  , , . 2) 轻链light chain: 25kD 214aa 1)重链Heavy chain: 5 Classes ,  ,  , , . IgA, IgG, IgM, IgD, IgE 2) 轻链light chain: 2types: :=2:1 50-75kD 450-550aa

功能区 可变区： VL，VH 决定簇互补区（CDR) 恒定区： CL，CH1，　　　 CH2，CH3

决定簇互补区( Complementarity determining region, CDR), 即V区中的高变区(Hyperviable　region），直接与抗原表位接触结合的区域 FR CDR1 29-31 CDR2 49-58 CDR3 91-98

铰链区 含有较大量的Pro， 具有柔韧性，可折叠

接合链 Joining chain 连接多体 Ig 的蛋白质，存在于IgA 和IgM

分泌片( secretory piece , SP ) 只存在于粘膜分泌型IgA中，由上皮细胞合成，防止蛋白酶对IgA的水解 IgA SC

抗体分子的水解片段 木瓜蛋白酶 （papain） 2 Fab，1 Fc 胃蛋白酶 （pepsin） F(ab’)2, pFc N VH N CH1 VL S-S S-S L -S-S- CL 胃蛋白酶 （pepsin） F(ab’)2, pFc CH2 H CH3 C

Gerald Edelman 1929 -- Nobel Prize in 1972 Rodney Porter 1917-1985 Nobel Prize in 1972

Summary小结 Varible region 1.A four polypeptide chains basic unit composed of two identical light chains and two identical heavy chains , held by disulfide bonds(二硫键）。 2.Y-shape structure,symmetric. 3. –NH2 terminal, -COOH terminal 4.variable & constant regions. 5.domains: polypeptide chains folded by disulfide bonds into globular regions. VH CH1 CH2 CH3 CH4 VL CL Fab Hinge region Fc COO– NH3+ Constant region

Ⅱ. 同种型, 同种异型，独特型

做为大分子蛋白质能被其它抗体结合(抗原) Ig具有双重性： 做为抗体能结合抗原（抗体） 做为大分子蛋白质能被其它抗体结合(抗原) Ag1 Ab1（Ag2） Ab2

Isotypes 同种型 定义 将来源于同一物种抗体分子中的共同抗原表位称为同种型。 IgM (kappa) IgG1 (kappa) 定位

Allotypes同种异型 定义 定位 同种属的不同个体中存在的特异性抗原表位。主要存在于重链和轻链的稳定区，实际上可作为一种遗传标志。 IgG1 (kappa) Person 2 Person 1 同种属的不同个体中存在的特异性抗原表位。主要存在于重链和轻链的稳定区，实际上可作为一种遗传标志。 定位

Idiotype definition location 同一个体不同Ig的抗原特异性，主要存在于Ig 的CDR区，是每一个抗体分子所特有的抗原特异性标志。 location epitope1 Ag1 Ab3 Ab1 Ab2

Ⅲ. FUNCTIONS OF ANTIBODY 抗体的功能 Ⅰ

V 区: C 区: 识别与结合抗原 中和毒素和病毒 凝集作用 1、激活补体 2、结合Fc受体 调理作用 介导 ADCC VH CH1 CH2 CH3 CH4 VL CL Fab Fc COO– NH3+ C 区: 1、激活补体 2、结合Fc受体 调理作用 介导 ADCC 介导 Hypersensitivity I 3. 穿过胎盘与粘膜

中和毒素和病毒

凝集作用

C1qr2s2 活化补体 C1r C1s C1q No activation Activation

调理作用 O P S N I Z A T ion

ADCC 抗体依赖细胞介导的细胞毒作用 Target cell 效应细胞 靶细胞 Ab FcR ADCC A form of nonspecific cytotoxic cell-mediated reaction in which an effector kills an antibody-coated target cell,presumably by recognition of the Fc region of the cell-bound antibody through an Fc receptor presented on the effector cell (e.g., NK cells, neutrophils,Macrophages).

介导 I型超敏反应

穿过胎盘和黏膜组织

Ⅳ. Properties & Biological Activities of Five Classes of Immunoglobulins 五类Ig的特性与功能 Ⅰ

IgG 出生后3个月开始合成，3～5岁接近成人 含量最多 占血清总Ig的 75% 产生比较晚，是再次应答的主要抗体 半衰期最长(t ½ =20-23天) 分布最广，血管外的主要抗体 唯一能通过胎盘的Ig 激活补体 – IgG1～3（经典），IgG4（替代） 结合细胞 –巨噬细胞，单核细胞——调理作用 NK细胞，巨噬细胞——介导ADCC 结合SPA—协同凝集实验

IgM 1、是分子量最大的Ig，为五聚体 2、半衰期短，约5天左右。若血清中出现IgM，表示有近期感染，可作为传染病早期诊断的指标 J Chain IgM 1、是分子量最大的Ig，为五聚体 2、半衰期短，约5天左右。若血清中出现IgM，表示有近期感染，可作为传染病早期诊断的指标 3、个体发育及种系发生过程中出现最早 4、抗原刺激后最先产生IgM； 5、天然ABO血型抗体多为IgM； 6、调理作用、激活补体作用、杀菌作用 比IgG强。

IgA 血清中含量第二 (血清型 IgA，serum IgA) 主要以分泌型存在. (secretory IgA,sIgA) SC 唾液, 眼泪, 乳汁, 鼻黏膜, 支气管分泌液, 生殖道分泌物, 前列腺液, 小肠黏膜分泌液. J chain IgA dimer

粘膜局部抗感染的主要抗体 抗菌作用 抗病毒作用 抗外毒素作用 阻止病原体粘附于粘膜细胞 中和病毒和外毒素 伤寒沙门氏杆菌, 奈瑟氏淋球菌 脊髓灰质炎病毒，流感病毒

IgE structure Ⅰ Monomer Extra domain: CH4 CH4

Structure of IgE molecule 1)含量最少 2)与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的FcR受体结合, 参与Ⅰ型超敏反应与抗寄生虫感染。 3)不能激活补体 亲细胞性抗体: 即使不与Ag结合，也可与肥大细胞和嗜碱性粒细胞表面的FcR牢固结合 Structure of IgE molecule

IgD IgD 分 子 的 结 构 *在膜表面的表达是B 细胞成熟的主要标志； *膜型IgD 作为BCR的组成部分，发挥信号传导作用

Ⅴ. 人工制备抗体 多克隆抗体Polyclonal antibody, pAb 单克隆抗体Monoclonal antibodies, mAb 基因工程抗体Genetic engineering antibody

单克隆抗体制备 Crotalus atrox Collect venom Remove spleen Immunize BALB/c mice purity venom spleen Check cells for production of Ab Cell fusion Expend and grow cells ELISA Myeloma cells Expend postive cells

一个分子开创了一个时代。 THANK YOU