第四章免疫球蛋白 - 图文

结构相似。每个结构域约由110个氨基酸组成,其氨基酸的序列具有相似性或同源性,二级结构为几股多肽链折叠形成的两个反向平行的?片层(anti-parallel ? sheet),两个?片层中心的两个半胱氨酸残基由一个链内二硫键垂直连接,可稳定结构域,形成一个“?桶状(?barrel)”结构(图4?4)。这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠(immunoglobulin fold)。具有这类独特折叠结构的分子不仅有Ig,其他许多膜型和分泌型分子也含有该类结构,因此,这类分子被统称为免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily,IgSF)。

二、免疫球蛋白的其他成分

Ig轻链和重链除上述基本结构外,某些类别的Ig还含有其他辅助成分,如J链和分泌片。

(一)J链

J链(joining chain)是一富含半胱氨酸的多肽链,由浆细胞合成,主要功能是将单体Ig分子连接为二聚体或多聚体。2个IgA单体由J链连接形成二聚体,5个IgM单体由二硫键相互连接,并通过二硫键与J链连接形成五聚体(图4-5)。IgG、IgD和IgE常为单体,无J链。

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(二)分泌片

分泌片(secretory piece,SP)又称为分泌成分(secretory component,SC),是分泌型IgA分子上的一个辅助成分,为一种含糖的肽链,由黏膜上皮细胞合成和分泌,并结合于IgA二聚体上,使其成为分泌型IgA(SIgA),并一起被分泌到黏膜表面。分泌片具有保护分泌型IgA的铰链区免受蛋白水解酶降解的作用,并介导IgA二聚体从黏膜下通过黏膜等细胞转运到黏膜表面。

三、免疫球蛋白的水解片段

在一定条件下,免疫球蛋白分子肽链的某些部分易被蛋白酶水解为各种片段(图4-6)。木瓜蛋白酶(papain)和胃蛋白酶(pepsin)是最常用的两种Ig蛋白水解酶,并可籍此研究Ig的结构和功能,分离和纯化特定的Ig多肽片段。

(一)木瓜蛋白酶水解片段

木瓜蛋白酶水解IgG的部位是在铰链区的重链链间二硫键近N端侧,可将Ig裂解为2个完全相同的Fab段和1个Fc段(图4?6)。Fab段即抗原结合片段(fragment of antigen binding,Fab),相当于抗体分子的两个臂,由一条完整的轻链和重链的VH和CH1结构域组成。一个Fab片段为单价,可与抗原结合但不发生凝集反应或沉淀反应。Fc段即可结晶片段(fragment crystallizable,Fc),相当于IgG 的CH2和CH3结构域。Fc无抗原结合活性,是Ig与效应分子或细胞相互作用的部位。

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(二)胃蛋白酶水解片段

胃蛋白酶作用于铰链区的重链链间二硫键近C端侧,水解Ig后可获得1个F(ab’)2片段和一些小片段pFc’(图4?6)。 F(ab’)2是由2个Fab及铰链区组成,由于Ig分子的两个臂仍由二硫键连接,因此F(ab’)2片段为双价,可同时结合两个抗原表位,故与抗原结合可发生凝集反应和沉淀反应。由于F(ab’)2片段保留了结合相应抗原的生物学活性,又避免了Fc段抗原性可能引起的副作用,因而被广泛用作生物制品。如白喉抗毒素、破伤风抗毒素经胃蛋白酶水解后精制提纯的制品,因去掉Fc段而减少超敏反应的发生。胃蛋白酶水解Ig后所产生的pFc’最终被降解,无生物学作用。

第二节 免疫球蛋白的异质性

尽管所有的免疫球蛋白分子在结构上均由V区和C区组成,但不同抗原甚至同一抗原刺激B细胞产生的免疫球蛋白,在其特异性以及类型等诸方面均不尽相同,呈现出明显的异质性(heterogenecity)。免疫球蛋白的异质性可表现为:不同抗原表位刺激机体所产生的不同类型的免疫球蛋白分子,其识别抗原的特异性不同,其重链类别和轻链型别也有差异;不同抗原表位诱导的同一类型的免疫球蛋白(如IgG),其识别抗原的特异性不同。导致免疫球蛋白异质性的因素包

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括内源性因素和外源性因素。

一、免疫球蛋白的类型

(一)类(class)

在同一种属的所有个体内,Ig重链C区所含抗原表位不同,据此可将重链分为?、?、?、?、?链五种,与此对应的Ig分为五类,即IgG、IgA、IgM、IgD和IgE。

(二)亚类(subclass)

同一类免疫球蛋白其重链的抗原性及二硫键数目和位置不同,据此又可将Ig分为亚类。人IgG有IgG1~IgG4四个亚类;IgA有IgA1和IgA2两个亚类;IgM、IgD和IgE尚未发现亚类。

(三)型(type)

在同一种属所有个体内,根据Ig轻链C区所含抗原表位的不同,可将Ig轻链分为两种:?和?,与此对应的免疫球蛋白分为?型和?型。

(四)亚型(subtype)

同一型免疫球蛋白中,根据其轻链C区N端氨基酸排列的差异,又可分为亚型。例如:?链190氨基酸为亮氨酸时,称OZ(+);为精氨酸时,称OZ(?)。

二、外源因素所致的异质性――免疫球蛋白的多样性

自然界存在的外源性抗原数目繁多,包括蛋白质、多糖、脂类等。每一种抗原分子的结构又十分复杂,含有多种不同的抗原表位。含多种不同抗原表位的抗原刺激机体免疫系统,导致免疫细胞的活化,产生多种不同特异性的抗体。理论上,每一种抗原表位可诱导产生一种特异性抗体。因此,这些抗原可刺激机体产生的抗体总数是巨大的,包含针对各种抗原表位的许多不同抗原特异性的抗体,以及针对同一抗原表位的不同类型的抗体。多样性抗原的存在是导致免疫球蛋白异质性(即特异性)的外源因素,是免疫球蛋白异质性的物质基础。抗体的这种异质性,反映出机体对抗原精细结构的识别和应答。

三、内源因素所致的异质性――免疫球蛋白的血清型

免疫球蛋白既可与相应的抗原发生特异性的结合,其本身又可激发机体产生特异性免疫应答。其结构和功能基础是在免疫球蛋白分子中包含有多种不同的抗

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