第1章 免疫球蛋白及其超家族

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1、第一章免疫球蛋白及其超家族第一节免疫球蛋白的结构第二节免疫球蛋白的生物合成和基因结构第三节免疫球蛋白的生物学功能第四节单克隆抗体及基因工程抗体第五节免疫球蛋白超家族的组成和特点第一节免疫球蛋白的分子结构与特性免疫球蛋白是一类其分子结构和功能研究得最为清楚的免疫分子。关于免疫球蛋白分子的结构和功能的研究是现代免疫学中的一大突破。尽管抗体的发现很早，但由于在血清中存在的抗体分子不均一，即有异质性，故对其结构的研究十分困难。自发现多发性骨髓瘤病人血清中含有均一的免疫球蛋白(单克隆Ig)后,在1959～1963年R.Porter和G.Edelman采用酶及还原剂消化和分

2、离免疫球蛋白技术,弄清了免疫球蛋白的基本结构,从而提出免疫球蛋白的结构模型。234一、免疫球蛋白的基本结构五类免疫球蛋白—IgG，IgM，IgA，IgE，IgD的单体分子结构都是相似的，即是由两条相同的重链(heavychain,H链)和两条相同的轻链(lightchain,L链)四条肽链构成的“Y”字形的分子。IgG,IgE,血清型IgA,IgD均是以单体分子形式存在的,IgM是以五个单体分子构成的五聚体,分泌型的IgA是以二个单体构成的二聚体。5(一)重链(heavychain,H链)重链大约是由420～440个氨基酸组成，分子重大约为50000～77000

3、，两条重链之间由一对或一对以上的二硫键(-S-S-)互相连接。重链从氨基端(N端)开始最初的110个氨基酸(约占整个重链的1/4)的排列顺序以及结构是随抗体分子的特异性不同而有所变化,这一区域称为重链的可变区(variableregion,简称V区),它赋予抗体以特异性。在重链的可变区(VH)内部,有四个区域的氨基酸最易发生变化,称为高(超)变区(hypervariableregion),氨基酸残基位置分别位于31～37,51～58,84～91,101～110,其余的氨基酸变化较小,称为骨架区(frameworkregions)。6重链（2）其余的氨基酸(占重键

4、的3/4)数量、种类、排列顺序及含糖量都比较稳定,称为稳(恒)定区(constantregion,简称C区)。免疫球蛋白的重链有五种类型-γμαεδ,由此决定了免疫球蛋白的类型,即IgG,IgM,IgA,IgE,IgD的重链分别为γμαεδ。因此同一种动物,不同种类免疫球蛋白的差别就是由重链所决定的。7(二)轻链(lightchain,L链)轻链是由213～214个氨基酸组成，分子量约为22500。两条相同的轻链其羧基端(C端)靠二硫键分别与两条重链连接。轻链从氨基端开始最初的109个氨基酸(约占轻链的1/2)的排列顺序以及结构是随抗体分子的特异性变化而有差异,

5、称为轻链的可变区(variableregion,V区),与重链的可变区相对应,构成抗体分子的原结合部位,其余的氨基酸比较稳定,称为轻链的恒定区(constantregion,C区)。89(三)免疫球蛋白的功能区(domainofimmunoglobulin)免疫球蛋白的多肽链分子可折叠形成几个由链内二硫键连接成的环状球形结构，这些球形结构称为免疫球蛋白的功能区(domain)。IgG,IgA,IgD的重链有四个功能区,其中有一个功能区在可变区,其余的在恒定区,分别称为VH.CH1,CH2,CH3；IgM和lgE有五个功能区,即多了一个CH4。轻链则有两个功能区,

6、即VL和CL,分别位于可变区和恒定区。免疫球蛋白的每一个功能区都是由约110个氨基酸残基组成。101.VH-VL这是抗体分子结合抗原的所在部位。2.CH1-CL为遗传标志所在。3.CH2为抗体分子的补体结合位点,与补体的活化有关。4.CH3与抗体的亲细胞性有关,IgG同一些免疫细胞的Fc受体结合就是这个部位。免疫球蛋白的这些功能区虽然功能不同，但其结构上却具有明显的相似性，即同源性(homology),故又称免疫球蛋白的同源区。这种结构上的相似性提示这些功能区最初可能是由单一基因编码,通过基因复制和突变而衍生进化而成。11在轻链的可变区(VL)内部有三个高变区,

7、氨基酸残基位置分别位于26～32,48～55,90～95,这三个部位的氨基酸变化特别大。其余的氨基酸变化较小,称为骨架区。免疫球蛋白的轻链根据其结构和抗原性的不同可分为K(Kappa)型和λ(Lambda)型两个型,各类免疫球蛋白的轻链都是相同的,而各类免疫球蛋白都有K型和λ型两型轻链分子。型和λ型轻链的差别主要表现在C区氨基酸组成和结构的不同,因而抗原性不同,这也是轻链分型的依据。1213Ig的绞链区在两条重链之间二硫键连接处附近的重链恒定区,即CH1与CH2之间大约30个氨基酸残基的区域为免疫球蛋白的绞链区(hingeregion),由2～5个链间二硫键、

8、CH1尾部和CH2头部的