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抗体的基本结构

1.适应症2.用量用法12.相关文献具有抗体活性得血清蛋白称为免疫球蛋白,又称为抗体。

就是由机体得B淋巴细胞在抗原得刺激下分化、分裂而成得一组特殊球蛋白。

人与动物得免疫血清中得免疫球蛋白极不均一,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得20~25%。

目前已在人、小鼠等血清中先后分纯得到5类免疫球蛋白,1968年,世界卫生组织统一命名为免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白M(IgM)、免疫球蛋白A(IgA)、免疫球蛋白D(IgD)、免疫球蛋白E(IgE)。

免疫球蛋白分子得基本结构Porter等对血清IgG抗体得研究证明,Ig单体分子得基本结构就是由四条肽链组成得。

即由二条相同得分子量较小得肽链称为轻链与二条相同得分子量较大得肽链称为重链组成得。

轻链与重链就是由二硫键连接形成一个四肽链分子称为Ig分子得单体,就是构成免疫球蛋白分子得基本结构。

Ig单体中四条肽链两端游离得氨基或羧基得方向就是一致得,分别命名为氨基端(N端)与羧基端(C端)。

图2-3 免疫球蛋白分子得基本结构示意图轻链与重链由于骨髓瘤蛋白(M蛋白)就是均一性球蛋白分子,并证明本周蛋白(BJ)就是Ig分子得L链,很容易从患者血液与尿液中分离纯化这种蛋白,并可对来自不同患者得标本进行比较分析,从而为Ig分子氨基酸序列分析提供了良好得材料。

1.轻链(lightchain,L)轻链大约由214个氨基酸残基组成,通常不含碳水化合物,分子量约为24kD。

每条轻链含有两个链内二硫键所组成得环肽。

L链共有两型:kappa(κ)与lambda(λ),同一个天然Ig分子上L链得型总就是相同得。

正常人血清中得κ:λ约为2:1。

2.重链(heavychain,H链)重链大小约为轻链得2倍,含450~550个氨基酸残基,分子量约为55或75kD。

每条H链含有4~5个链内二硫键所组成得环肽。

不同得H链由于氨基酸得排列顺序、二硫键得数目与们置、含糖得种类与数量不同,其抗原性也不相同,根据H链抗原性得差异可将其分为5类:μ链、γ链、α链、δ链与ε链,不同H链与L链(κ或λ链)组成完整Ig得分子分别称之为IgM、IgG、IgA、IgD与IgE。

γ、α与δ链上含有4个环肽,μ与ε链含有5个环肽。

重链(heavy chain,H链)由450~570个氨基酸残基组成,分子量约为50~70kD。

不同得H链因氨基酸得排列顺序、二硫键得数目与位置、含糖得种类与数量不同,其抗原性也不相同,可将其分为μ链、γ链、α链、δ链、ε链五类,这些H链与L链(κ链或λ链)组成得完整Ig分子分别称为IgM(μ)、IgG(γ)、IgA(α)、IgD(δ)与IgE(ε可变区与恒定区通过对不同骨髓蛋白或本周蛋白H链或L链得氨基酸序列比较分析,发现其氨基端(N-末端)氨基酸序列变化很大,称此区为可变区(V),而羧基末端(C-末端)则相对稳定,变化很小,称此区为恒定区(C区)。

1.可变区(variableregion,V区)位于L链靠近N端得1/2(约含108~111个氨基酸残基)与H链靠近N端得1/5或1/4(约含118个氨基酸残基)。

每个V区中均有一个由链内二硫键连接形成得肽环,每个肽环约含67~75个氨基酸残基。

V区氨基酸得组成与排列随抗体结合抗原得特异性不同有较大得变异。

由于V区中氨基酸得种类、排列顺序千变万化,故可形成许多种具有不同结合抗原特异性得抗体。

L链与H链得V区分别称为VL与VH。

在VL与VH中某些局部区域得氨基酸组成与排列顺序具有更高得变休程度,这些区域称为高变区(hypervariable region,HVR)。

在V区中非HVR部位得氨基酸组面与排列相对比较保守,称为骨架区(framework region)。

VL中得高变区有三个,通常分别位于第24~34、50~65、95~102位氨基酸。

VL与VH得这三个HVR分别称为HVR1、HVR2与HVR3。

经X线结晶衍射得研究分析证明,高变区确实为抗体与抗原结合得位置,因而称为决定簇互补区(plementarity-determining region,CDR)。

VL 与VH得HVR1、HVR2与HVR3又可分别称为CDR1、CDR2与CDR3,一般得CDR3具有更高得高变程度。

高变区也就是Ig分子独特型决定簇(idiotypic determinants)主要存在得部位。

在大多数情况下H链在与抗原结合中起更重要得作用。

图2-4 与抗原表位结合高变区(HVR)示意图(G表示相对保守得甘氨酸)2.恒定区(constantregion,C区)位于L链靠近C端得1/2(约含105个氨基酸残基)与H链靠近C端得3/4区域或4/5区域(约从119位氨基酸至C末端)。

H链每个功能区约含110多个氨基酸残基,含有一个由二锍键连接得50~60个氨基酸残基组成得肽环。

这个区域氨基酸得组成与排列在同一种属动物Ig同型L链与同一类H链中都比较恒定,如人抗白喉外毒素IgG与人抗破伤风外毒素得抗毒素IgG,它们得V区不相同,只能与相应得抗原发生特异性得结合,但其C区得结构就是相同得,即具有相同得抗原性,应用马抗人IgG第二体(或称抗抗体)均能与这两种抗不同外毒素得抗体(IgG)发生结合反应。

这就是制备第二抗体,应用荧光、酶、同位毒等标记抗体得重要基础。

功能区Ig分子得H链与L链可通过链内二硫键折叠成若干球形功能区,每一功能区(domain)约由110个氨基酸组成。

在功能区中氨基酸序列有高度同源性。

1.L链功能区分为L链可变区(VL)与L链恒定区(CL)两功能区。

2.H链功能区IgG、IgA与IgD得H链各有一个可变区(VH)与三个恒定区(CH1、CH2与CH3)共四个功能区。

IgM与IgE得H链各有一个可变区(VH)与四个恒定区(CH1、CH2、CH3与CH4)共五个功能区。

如要表示某一类免疫蛋白H链恒定区,可在C(表示恒定区)后加上相应重链名称(希腊字母)与恒定区得位置(阿拉伯数字),例如IgG重链CH1、CH2与CH3可分别用Cγ1、Cγ2与Cγ3来表示。

IgL链与H链中V区或C区每个功能区各形成一个免疫球蛋白折叠(immunoglobulin fold,Ig fold),每个Ig折叠含有两个大致平行、由二硫连接得β片层结构(betapleated sheets),每个β片层结构由3至5股反平行得多肽链组成。

可变区中得高变区在Ig折叠得一侧形成高变区环(hypervariable loops),就是与抗原结合得位置。

2.双体由J链连接得两个单体,如分泌型IgA(secretory IgA,SIgA)二聚体(或多聚体)IgA结合抗原得亲合力(avidity)要比单体IgA高。

图2-5 分泌型IgA结构示意图3.五聚体由J链与二硫键连接五个单体,如IgM。

μ链Cys414(Cμ3)与Cys575(C 端得尾部)对于IgM得多聚化极为重要。

在J链存在下,通过两个邻近单体IgMμ链Cys之间以及J链与邻μ链Cys575之间形成二硫键组成五聚体。

由粘膜下浆细胞所合成与分泌得IgM五聚体,与粘膜上皮细胞表面pIgR(poly-Ig receptor,pIgR)结合,穿过粘膜上皮细胞到粘膜表面成为分泌型IgM(secretory IgM)。

酶解片段1.本瓜蛋白酶得水解片段Porter等最早用木瓜蛋白酶(papain)水解兔IgG,从而区划获知了Ig四肽链得基本结构与功能。

(1)裂解部位:IgG铰链区H链链间二硫键近N端侧切断。

(2)裂解片段:共裂解为三个片段:①两个Fab段(抗原结合段,fragmentof antigen binding),每个Fab段由一条完整得L链与一条约为1/2得H链组成,Fab段分子量为54kD。

一个完整得Fab段可与抗原结合,表现为单价,但不能形成凝集或沉淀反应。

Fab中约1/2H 链部分称为Fd段,约含225个氨基酸残基,包括VH、CH1与部分铰链区。

②一个Fc段(可结晶段,fragmentcrystallizable),由连接H链二硫键与近羧基端两条约1/2得H链所组成,分子量约50kD。

Ig在异种间免疫所具有得抗原性主要存在于Fc段。

图2-6 人分泌型IgA与分泌型IgM得局部产生示意图图2-7 IgM结构示意图2.胃蛋白酶得水解片段Nisonoff等最早用胃蛋白酶(pepsin)裂解免疫球蛋白。

(1)裂解部位:铰链区H链链间二硫键近C端切断。

(2)裂解片段:1)F(ab')2:包括一对完整得L链与由链间二硫键相连一对略大于Fab中Fd得H链,称为Fd',约含235个氨基酸残基,包括VH、VH1与铰链区。

F(ab')2具有双价抗体活性,与抗原结合可发生凝集与沉淀反应。

双价得F(ab')2与抗原结合得亲合力要大于单价得Fab。

由于应用F(ab')2时保持了结合相应抗原得生物学活性,又减少或避免了Fc段抗原性可能引起得副作用,因而在生物制品中有较大得实际应用价值。

虽然F(ab')2与抗原结合特性方面同完整得Ig分子一样,但由于缺乏Ig中部分,因此不具备固定补体以及与细胞膜表面Fc受体结合得功能。

F(ab')2经还原等处理后,H链间得二硫可发生断裂而形成两个相同得Fab'片段。

2)Fc'可继续被胃蛋白酶水解成更小得片段,失去其生物学活性。

图2-8 Ig酶水解片段示意图免疫球蛋白分子得功能Ig就是体液免疫应答中发挥免疫功能最主要得免疫分子,免疫球蛋白所具有得功能就是由其分子中不同功能区得特点所决定得。

特异性结合抗原Ig最显着得生物学特点就是能够特异性地与相应得抗原结合,如细菌、病毒、寄生虫、某些药物或侵入机体得其她异物。

Ig得这种特异性结合抗原特性就是由其V区(尤其就是V 区中得高变区)得空间构成所决定得。

Ig得抗原结合点由L链与H链超变区组成,与相应抗原上得表位互补,借助静电力、氢键以及范德华力等次级键相结合,这种结合就是可逆得,并受到pH、温度与电解浓度得影响。

在某些情况下,由于不同抗原分子上有相同得抗原决定簇,或有相似得抗原决定簇,一种抗体可与两种以上得抗原发生反应,此称为交叉反应(cross reaction)。

抗体分子可有单体、双体与五聚体,因此结合抗原决定簇得数目(结合价)也不相同。

Fab段为单价,不能产生凝集反应与沉淀反应。

F(ab')2与单体Ig(如IgG、IgD、IgE)为双价。

双体分泌型IgA有4价。

五聚体IgM理论上应为10价,但实际上由于立体构型得空间位阻,一般只有5个结合点可结合抗原。

B细胞表面Ig(SmIg)就是特异性识别抗原得受体,成熟B细胞主要表达SmIgM与SmIgD,同一B细胞克隆表达不同类SmIg其识别抗原得特异性就是相同得。

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