抗體的結(jié)構(gòu)與功能

免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能一、免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)Porter等對(duì)血清IgG抗體的研究證明,1g分子的基本結(jié)構(gòu)是由四肽鏈組成的。即由二條相同的分子量較小的肽鏈稱為輕鏈和二條相同的分子量較大的肽鏈稱為重鏈組成的。輕鏈與重鏈?zhǔn)怯啥蜴I連接形成一個(gè)四肽鏈分子稱為Ig分子的單體，是構(gòu)成免疫球蛋白分子的基本結(jié)構(gòu)。ig單體中四條肽鏈兩端游離的氨基或竣基的方向是一致的，分別命名為氨基端（N端）和竣基端（C端工（-）輕鏈和重鏈由于骨髓瘤蛋白（M蛋白）是均一性球蛋白分子，并證明本周蛋白（BJ）是Ig分子的L鏈，很容易從患者血液和尿液中分離純化這種蛋白，并可對(duì)來自不同患者的標(biāo)本進(jìn)行比較分析，從而為Ig分子氨基酸序列分析提供了良好的材料。.輕鏈（lightchain,L）輕鏈大約由214個(gè)氨基酸殘基組成，通常不含碳水化合物,分子量約為24kD0每條輕鏈含有兩個(gè)由鏈內(nèi)二硫鍵內(nèi)二硫所組成的環(huán)肽。L鏈共有兩型：kappa（K）與lambda（入）,同一個(gè)天然Ig分子上L鏈的型總是相同的。正常人血清中的k:入約為2:10.重鏈（heavychain,H鏈）重鏈大小約為輕鏈的2倍，含450?550個(gè)氨基酸殘基,分子量約為55或75kDo每條H鏈含有4?5個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵所組成的環(huán)肽。不同的H鏈由于氨基酸組成的排列順序、二硫鍵的數(shù)目和們置、含的種類和數(shù)量不同，其抗原性也不相同，根據(jù)H鏈抗原性的差異可將其分為5類：|j鏈、丫鏈、a鏈、b鏈和￡鏈，不同H鏈細(xì)胞合成和分泌腫瘤壞死因子和Y干擾素等細(xì)胞因子，并釋放顆粒，溶解靶細(xì)胞。嗜酸性粒細(xì)胞發(fā)揮ADCC作用是通過其FceRII和FcaR介導(dǎo)的，嗜酸性粒細(xì)胞可脫顆粒釋放堿性蛋白等，在殺傷寄生蟲如蠕蟲中發(fā)揮重要作用。此外，人IgGFc段能非特異地與葡萄菌A蛋白(st叩hylococcusproteinA,SPA)結(jié)合,應(yīng)用SPA可純化IgG等抗體，或代替第二抗體用于標(biāo)記技術(shù)。(四)通過胎盤在人類，IgG是唯一可通過胎盤從母體轉(zhuǎn)移給胎兒的Ig。IgG能選擇性地與胎盤母體一側(cè)的滋養(yǎng)層細(xì)胞結(jié)合，轉(zhuǎn)移到滋養(yǎng)層細(xì)胞的吞飲泡內(nèi)，并主動(dòng)外排到胎兒血循環(huán)中。IgG的這種功能與IgGFc片段結(jié)構(gòu)有關(guān)，如切除Fc段后所剩余的Fab并不能通過胎盤。IgG通過胎盤的作用是一種重要的自然被動(dòng)免疫，對(duì)于新生兒抗感染有重要作用。三、免疫球蛋白分子的抗原性Ig本身具有抗原性，將ig作為免疫原免疫異種動(dòng)物、同種異體或在自身體內(nèi)可引起不同程度的免疫性。根據(jù)Igl不同抗原決定簇存在的不同部位以及在異種、同種異體或自體中產(chǎn)生免疫反應(yīng)的差別，可把ig的抗原性分為同種型、同種異型和獨(dú)特型第三種不同抗原、+々上/犬XE方矢。(-)同種型同種型(isotype)是指同一種屬內(nèi)所有個(gè)體共有的Ig抗原特異性的標(biāo)記，要異種體內(nèi)可誘導(dǎo)產(chǎn)生相應(yīng)的抗體，換句話說，同種型抗原特異性因種屬(species)而異。同種型的抗原性位于CH和CLH,同種型主要包括Ig的類、亞類，型和亞型。.免疫球蛋的類和亞類(classesandsubclasses)(1)類：決定Ig不同類的抗原性差異存在于H鏈的恒定區(qū)(CHx根據(jù)CH抗原性的差異(即氨基酸組成、排列、構(gòu)型、二硫鍵等不同)H鏈可分為人丫、外講口￡五類，不同H鏈與L鏈組成完整Ig的分子別為IgM、IgA、IgD和IgE0在基因水平上，不同類的H鏈恒定區(qū)的是由不同的恒定區(qū)基因片段所編碼。不同類Ig在理化性質(zhì)及生物學(xué)功能上可有較大差異。(2)亞類：同一類Ig中由于較鏈區(qū)氨基酸組成和二硫鍵數(shù)目的差異，可分為不同的亞類，亞類間抗原性的差異要小于不同類之間的差異。目前已發(fā)現(xiàn)人的a重鏈有al和a2兩個(gè)亞類，分別與L鏈組成IgAl和IgA2。丫重鏈有4個(gè)亞類，但命名為IgGl.IgG2a.IgG2b和IgG3。IgM、IgD和IgG,目前尚未發(fā)現(xiàn)存在不同的亞類。Ig不同亞類也是由不同的恒定區(qū)基因片段編碼。.免疫球蛋白的型和亞型(typesandsubtypes)(1)型：決定Ig型的抗原性差異存在于L鏈的恒定區(qū)(CL),根據(jù)CL抗原性的差異(氨基酸的組成、排列和構(gòu)型的不同)分為k和入輕鏈之比約為2:1;而在小鼠，97%輕鏈為k型，入型只占3%左右。(2)亞型：根據(jù)人輕鏈恒定區(qū)(C2)個(gè)別氨基酸的差異又可分入1、入2、A3和入4四個(gè)亞型。A1和入2在入輕鏈190位氨基酸的分別為亮氨酸和精氨酸，A3和入4在第154氨基酸分別為某氨酸和絲氨酸。(二)同種異型同種異型(allotype)是指同一種屬不同個(gè)體間的Ig分子抗原性的不同，在同種異體間免疫可誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。同種異型抗原性的差別往往只有一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的不同，可能是由于編碼Ig的結(jié)構(gòu)基因發(fā)生點(diǎn)突變所致，并被穩(wěn)定地遺傳下來，因此Ig同種異型可作為一種遺傳標(biāo)記(geneticmarkers),這種標(biāo)記主要分布在CH和CL上。.Y鏈上的同種異型Yl、V2y3和入4重鏈上均存在有同種異型標(biāo)記，目前已發(fā)現(xiàn)：Gima、x、f、z;G2mn;G3mgLg5、bO、bl、b3、b4、b5、c3、c5、s、t、u、v;G4m4a、4bo共20種左右。其中G表示人鏈，1、2、3或4表示亞類入1、入2、入3和入4,m代表標(biāo)記(markerX除Glmf和z位于IgGl分子的Cyl區(qū)外，其余的Gm均位于Fc部位。一條丫鏈可能同時(shí)具有一個(gè)以上的Gm標(biāo)志如白種人常常在ylH鏈Cyl區(qū)有Glmz,Fc部位有Gima。由于人第14號(hào)染色體編碼四種IgG亞類的C區(qū)基因Cyl.Cy2、Cy3和Cy4是密切連鎖的,因此IgGH鏈各亞類Gm標(biāo)記可作為間倍體(haplotype)遺傳給子代。.a鏈上的同種異型a2H鏈已發(fā)現(xiàn)有A2ml和A2m2兩種。A2ml在411、428、458和467位氨酸上分別為苯丙氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、繳氨酸；A2m2則分別為蘇氨酸、谷氨酸、異亮氨酸和丙氨酸。alH鏈上尚未發(fā)現(xiàn)有同種異型存在。.￡鏈上的同種異型目前只發(fā)現(xiàn)Emi一種同種異型。.k鏈上的同種異型舊稱為Inv,現(xiàn)分為Kml、2和3。Kml在153位和191位氨基酸上分別為繳氨酸和亮氨酸，Km2分別為丙氨酸和亮氨酸，Km3分別為丙氨和繳氨酸。A輕鏈上尚未發(fā)現(xiàn)有同種異型。(三)獨(dú)特型獨(dú)特型(idiotype)為每一種特異性IgV區(qū)上的抗原特異性。不同抗體形成細(xì)胞克隆所產(chǎn)生的IgV區(qū)具有與其客觀存在抗體V區(qū)不同的抗原性，這是由可變區(qū)中成其是超變區(qū)的氨基酸組成、排列和構(gòu)型所決定的。所以，在單一個(gè)體內(nèi)所存在的獨(dú)特型數(shù)量相當(dāng)大，可達(dá)107以上。獨(dú)特型的抗原決定簇稱為獨(dú)特位(idiotope)，可在異種、同種異體以及自身體內(nèi)誘產(chǎn)生相應(yīng)在的抗體，稱為抗獨(dú)特型抗體(antiidiotypicantibody,ald),獨(dú)特型和抗獨(dú)型抗體可形成復(fù)雜的免疫調(diào)節(jié)中占有得要地位。四、免疫球蛋白分子的超家族應(yīng)用DNA序列分析和X晶體衍射分析等研究表明，許多細(xì)胞膜表面和機(jī)體某些蛋白質(zhì)分子,其多肽鏈折疊方式與Ig折疊相似,在DNA水平和氨基酸序列上與IgV區(qū)或C區(qū)有較高的同源性，它們可能從同一原始祖先基因(primodialancestralgene)經(jīng)復(fù)制和突變衍生而來。編碼這些多肽鏈的基因稱為免疫球蛋白基因超家族(immunoglobulingenesuperfamily)，這一基因超家族所編碼的產(chǎn)物稱為免疫球蛋白超家族(immunogloblinsuperfamily,IGSF\(-)免疫球蛋白超家族的組成由于細(xì)胞表面標(biāo)記、單克隆抗體以及基因工程研究的進(jìn)展，近年來發(fā)現(xiàn)屬于IGSF的成員已達(dá)近百種，主要包括T細(xì)胞、B細(xì)胞抗原識(shí)別受體和信號(hào)傳導(dǎo)分子,MHC及相關(guān)分子,Ig受體，某些細(xì)胞因子受體，神經(jīng)系統(tǒng)功能相關(guān)分子，以及部分白細(xì)胞分化抗原(CD)(二)免疫球蛋白超家族的特點(diǎn).IGSF的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)IGSF的成員均含有1~7個(gè)1g樣功能區(qū)，第個(gè)Ig樣功能區(qū)約含100(70~110)個(gè)氨基酸殘基，功能區(qū)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是由3?5個(gè)股反平行0折疊股各自形成兩個(gè)平行B片層的平面(anti-parallep-pleatedsheet)，每個(gè)反平行B折疊股由5~10個(gè)氨基酸基組成，B片層內(nèi)側(cè)的疏水性氨基酸起到穩(wěn)定Ig折疊的作用，大多數(shù)功能區(qū)內(nèi)有一個(gè)二硫鍵，垂直連接兩個(gè)0片層，形成二硫鍵的兩個(gè)半胱氨酸間有55~75個(gè)氨基酸殘基,使之成為一個(gè)球形結(jié)構(gòu)，肽鏈的這種折疊方式稱為免疫球蛋折疊(Igfold)0根據(jù)IGSF功能區(qū)中Ig折疊方式、兩個(gè)半胱氨酸之間氨基酸殘基的數(shù)目以及與IgV區(qū)或C區(qū)同源性的程度，IGSF功能區(qū)可分為V組、C1組和C2組。V組：V組功能區(qū)的兩個(gè)半胱氨酸之間含65~75個(gè)氨基酸殘基，有9個(gè)反平行B折疊股，如IgH鏈和L鏈V區(qū)，TCRa、0、丫、b鏈V區(qū)，CD4v區(qū),CD8a、0鏈V區(qū),Thy-l,pIgR和分泌成分(SC)N端四個(gè)功能區(qū)，CEAN端第一個(gè)功能區(qū)，PDGFR靠近胞膜的功能區(qū)等。(2)C1組：又稱C組。C1組功能區(qū)二個(gè)半胱氨酸之間約含50~60個(gè)氨基酸殘基,有7個(gè)0折疊股如IgH鏈和L鏈C區(qū)丫、b和a鏈的CH1-CH3或"口￡鏈的CH1-CH4),TCRa、0、丫、b鏈C區(qū)，MHcI類分子重鏈a3功能區(qū)邛2Ml,MHCII類分子a2和02功能區(qū)，CD1、Qa和TL靠近胞膜功能區(qū)等。醫(yī)學(xué)全在線提供(3)C2組：又稱H組。C2組功能區(qū)的氨基酸排列的順序類似V組，但形成二硫鍵的兩個(gè)半胱氨酸之間所含氨基酸殘基數(shù)約為50~60,有7個(gè)0折疊股，這種結(jié)構(gòu)介于V組和C1組之間,如CD3ysb和璉連，CD2和LFA-3(CD58),plgR靠近胞膜功能區(qū)，F(xiàn)eyRI、FcyRH、FcyRIH、FceRIoc鏈、FcaR,ICAM-1,CEA第2至7個(gè)功能區(qū)，IL-6R、M-CSFR、G-CSFR、SCFROPDGFR第1至4功能區(qū)，以及N-CAM、CD22、CD48分Jo2.IGSF功能特點(diǎn)IGSF的功能是以識(shí)別為基礎(chǔ)，因此又稱為識(shí)別球蛋白超家族(cognoglobulinsuperfamilyXIGSF很可能最起源于原始的具有粘功能的基因，通過復(fù)制和突變衍生形成了識(shí)別抗原、細(xì)胞因子受體、IgFc段受體、細(xì)胞間粘附分子以及病毒受體等不同的功能區(qū)。IGSF識(shí)別的基本方式有以下幾種。(1)IGSF和IGSF相互識(shí)別：①同嗜性相互作用(heterophilicinteraction)如相同神經(jīng)細(xì)胞粘附分子(N-CAM)之間的相互識(shí)別，血小板內(nèi)皮細(xì)胞粘附分子-1(PECAM-1,CD31)的相互識(shí)別；②異嗜性相互作用(heterophilicinteraction)，如CD2與LFA-3,CD4與MHCH類分子的單態(tài)部分(a2和02),CD8與MHCI類分子的單態(tài)部分(a3),polyIgR與多聚Ig,FcyRI(CD64)、FcyRH(CD32)xFcyRIH(CD16)與IgGFc段,FcyRI與IgeFc段,FcaR(CD89)與IgAFc段,CD28與B7/BB1(CD80)等之間的相互識(shí)別。(2)IGSF和結(jié)合素(integrin)相互識(shí)別：如ICAM-1(CD54\ICAM-2(CD102)與LFA-1(CDlla/CD18),VCAM-1(CD106)與VLA-4(CD49d/CD29)之間的相互作用。(3)IGSF和其它分子的相互識(shí)：包括TCR識(shí)別MHCI類或口類分子與抗原復(fù)合物，細(xì)胞因子受體識(shí)細(xì)胞因子等。Ig重鏈基因是由V、D、J和C四種不同基因片段所組成。(-)lg重鏈可變區(qū)(V區(qū))基因重鏈可變區(qū)基因是由V、D、J三種基因片段經(jīng)重排后所形成。.重鏈V區(qū)基因的組成編碼重鏈V區(qū)基因長約1000?2000kb,包括V、D、J三組基因片段。(1)重鏈V基因片段：小鼠VH基因片段數(shù)目為250~1000個(gè)。根據(jù)VH基因片段核酸序列的相似性(>80%同源性)，至少可分為11個(gè)家族(family).人V基因片段約為100個(gè)，至少可分為6個(gè)家族，每個(gè)家族含有2~60個(gè)成員不等。V基因片段由2個(gè)編碼區(qū)(codingregions)組成：第一個(gè)編碼區(qū)編碼大部分信號(hào)序列；第二個(gè)編碼區(qū)編碼信號(hào)序列竣基端側(cè)的4個(gè)氨基酸殘基和可變區(qū)約98個(gè)氨基酸殘基，包括互補(bǔ)決定區(qū)1和2(complementaritydeterminingregion1和2,CDR1和CDR2\(2)重鏈D基因片段：D(diversity)是指多樣性。DH基因片段僅存在于重鏈基因中而不存在于輕鏈基因。D基因片段編碼重鏈V區(qū)大部分CDR3。小鼠DH共有12個(gè)片段，位于VH和JH基因片段之間，大部分DH片段較為集中，約占60?80kb，但靠上游的DH可能位于VH區(qū)域內(nèi)，最后一個(gè)DH片段與JH基因5'端相距約0.7kbo人類DH片段可能有10?20個(gè)左右。(3)重鏈的J基因片段：J(joining)指連接，是連接V和C基因片段。JH編碼約15~17個(gè)氨基酸殘基，包括重鏈V區(qū)CDR3除DH編碼外的其余部分和第4骨架區(qū)。小鼠JH基因片段有4個(gè)，與卬相距約6.5kb0人有9個(gè)JH,其中6個(gè)是有功能的JH基因片段。V、D、J基因片段經(jīng)重組連接在一起，組成2個(gè)外顯子，一個(gè)外顯子編碼信號(hào)序列的大部分，另一個(gè)外顯子編碼信號(hào)序列的其余部分和重鏈可變區(qū)。.重鏈可變區(qū)基因的移位在重鏈基因重排開始時(shí)，二條染色體上都發(fā)生D基因片段移位到J基因片段而發(fā)生D-J基因連接。在此以后，只有其中一條染色體上的V基因片段與D-J基因片段連接。VH基因片段5'端含有啟動(dòng)子(promoter),JH和C|j基因片段之間的內(nèi)含子中含有轉(zhuǎn)錄增強(qiáng)子(transcriptinalenhancer)o如果一條染色體VH基因與D-J基因重排無效(non-productive),另一條染色體的VH基因片段開始發(fā)生移位，與D-J基因片段連接。某些與Ig基因片段重排有關(guān)的特殊序列稱為識(shí)別序列(recognitionsequences),位于V基因片段的3端與J基因片段的5端之間以及D基因片段的兩側(cè)。V基因片段3端、J基因片段5'端以及D基因片段的兩側(cè)也是DNA重排識(shí)別信號(hào)所在區(qū)域，這些識(shí)別信號(hào)包括三部分:(1)高度保守的回文結(jié)構(gòu)的七聚體(palindromicheptamer);(2)較少保守、富含A/T的九聚體(nonamer);(3)七聚體和九聚體之間不保守的間隔序列(spacersequence),含有12±1堿基對(duì)或23±1堿基對(duì)。根據(jù)12/23堿基對(duì)間隔規(guī)則(或稱1圈/2圈定律),兩個(gè)基因片段的重組僅發(fā)生在兩個(gè)基因片段之間：各有一個(gè)12個(gè)堿基對(duì)片段和一個(gè)23個(gè)堿基對(duì)片段的結(jié)構(gòu).重鏈C基因片段重鏈恒定區(qū)基因由多個(gè)外顯子組成，位于J基因片段的下游，至少相隔1.3kb。每1個(gè)外顯子編碼1個(gè)結(jié)構(gòu)域(domain),較鏈區(qū)(hingeregion)是由單獨(dú)的外顯子所編碼，但a重鏈的錢鏈區(qū)是由CH2外顯子的5,端所編碼。大多分泌的Ig重鏈竣基端片段或稱尾端"tailpiece”是由最后一個(gè)CH外顯子的3'端所編碼，而b鏈的"tailpiece"是由一個(gè)單獨(dú)的外顯子所編碼。小鼠CH基因約占2000kb,其外顯子從5’端到3號(hào)非列的順序是CM-C6-CY3-CYl<Y2b-Cy2a-C￡-Cao人CH基因外顯子排列的順序是CM-C8-CY3-Cyl<￡2(pseudo基因兀。1<丫2<丫4<￡1<。2。其中基因片段CyS-Cyl-C￡2-Cal和基因片段Cy2-Cy4-C￡l-Ca2可能是一個(gè)片段經(jīng)過一次復(fù)制而得，為研究CH基因的起源和進(jìn)化提供有用的依據(jù)。.免疫球蛋白類型轉(zhuǎn)換1964年Nossal等發(fā)現(xiàn)B淋巴細(xì)胞存在著類型的轉(zhuǎn)換。Ig類型轉(zhuǎn)換(classswitch)或稱同種型轉(zhuǎn)換(isotypeswitch)是指一個(gè)B淋巴細(xì)胞克隆在分化過程中VH基因片段保持不變，而發(fā)生CH基因節(jié)段的重排、比較CH基因片段重排后基因編碼的產(chǎn)物，V區(qū)相同而C區(qū)不同，即識(shí)別抗原特異性不變，而類或亞類發(fā)生改變。這種類型轉(zhuǎn)換在無明顯誘因下可自發(fā)產(chǎn)生。Ig類型轉(zhuǎn)換可能通過以下兩種機(jī)理。(1)缺失模型(deletionmodel):又稱linearorderlydeletiomofHchaingenes0(2)RNA的不同剪接：除DNA水平的Ig類型轉(zhuǎn)換形成外，RNA水平的不同剪接(alternativeRNAsplicing)也可產(chǎn)生不同的Ig類型。Cp和Cb基因片段之間無S區(qū),IgM和IgD共表達(dá)的B細(xì)胞系DNA分析表明，C|j和Cb基因片段沒有發(fā)生重排，相同的VH出現(xiàn)在u或b鏈的mRNA上，表明它們可能有一個(gè)共同的mRNA前體，通過不同的或差異剪接(differentialsplicing)分別形成口鏈和5鏈mRNA。初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄本(primaryRNatranscript)是由VDJ復(fù)合體連接C|j和Cb基因片段經(jīng)轉(zhuǎn)錄后形成。如果在剪接過程中切除初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄本中的C6部分，經(jīng)加工后形成umRNA;如去除初級(jí)RNA轉(zhuǎn)錄本中的C|J部分，則加工后形成bmRNA。這兩種mRNA分別被翻譯，使單個(gè)B細(xì)胞同時(shí)產(chǎn)生以和b鏈，同時(shí)表達(dá)IgM和IgD。同樣的機(jī)理可從一條長的primaryRNA轉(zhuǎn)錄本中加工為pmRNA和emRNA(或其它重鏈mRNA),同時(shí)表達(dá)IgM、IgE或其它類Igo(三)膜表面Ig重鏈基因膜表面Ig(mlg)重鏈基因的外顯子結(jié)構(gòu)與分泌性Ig重鏈的基因外顯子結(jié)構(gòu)基本相同，但在基因組的3,端有所不同。作為識(shí)別抗原受體的mlg,其重鏈竣基端有一段疏水性氨基酸插入到胞膜雙層脂質(zhì)中，mlg重鏈的轉(zhuǎn)錄本要比分泌性重鏈轉(zhuǎn)錄本多1~2個(gè)外顯子，與分泌性重鏈基因最后一個(gè)外顯子至少相隔1.4kb,這1~2個(gè)外顯子編碼重鏈的竣基端部分，這部分氨基酸殘基的數(shù)目視重鏈不同而有所差異，如鼠或人mlg|j鏈的這一部分約為41個(gè)氨基酸殘基，而鼠mlge鏈這部分卻有72個(gè)氨基酸殘基。這個(gè)區(qū)域可分為三個(gè)部分:(1)一個(gè)酸性間隔子，靠氨基端側(cè)，與最后一個(gè)CH結(jié)構(gòu)域相連，位于細(xì)胞膜外側(cè)；(2)跨膜部分，由26個(gè)不帶電荷的疏水氨基酸形成一個(gè)a螺旋，穿過胞膜的脂質(zhì)雙層；(3)胞漿內(nèi)竣基端部分，3~28個(gè)氨基酸殘基不等，可能與信號(hào)傳遞有關(guān)。Ig重鏈基因除L、V、D、J和C基因片段外，在內(nèi)含子中還有一些與mRNA轉(zhuǎn)錄和免疫球蛋白類的轉(zhuǎn)換有關(guān)的結(jié)構(gòu)。(1)插入順序(interveningsepuence,IS):有￡1、IS2、IS3等。(2)轉(zhuǎn)換區(qū)序列：即S區(qū)(switchregion)o除C6外,各個(gè)恒定區(qū)基因片段上游都有一個(gè)同源重復(fù)序列的S區(qū)，約占2~10kb,分別命名為Sr、Sy、Sa和Se等，與Ig類和亞類的轉(zhuǎn)換有關(guān)。S區(qū)含有眾多串聯(lián)的高度保守的DNA重復(fù)序列，每個(gè)重復(fù)序列可長到52bp,其確切的功能還不清楚。如Sr的結(jié)構(gòu)為[(GAGCT)nGGGGT]m,n一般為2~5,但有時(shí)可達(dá)17,m可達(dá)150o目前關(guān)于H鏈轉(zhuǎn)換區(qū)的研究主要以小鼠為模型，如4個(gè)Sy是由49bp長的基序的重復(fù)序列所組成。Sa至少由長為80pb的15個(gè)重復(fù)序列，Se的重復(fù)序列長為60bpo在小鼠，B淋巴細(xì)胞經(jīng)T細(xì)胞非依賴性活化后常發(fā)生Sm/SY3和Sp/SY2b的重組，因此在無T細(xì)胞存在條件下，LPS活化小鼠B細(xì)胞成為淋巴母細(xì)胞，主要轉(zhuǎn)換Ig的亞類為IgG3和IgG2bo與L鏈（k或入鏈）組成完整Ig的分子分別稱之為IgM、IgG、IgA、IgD和IgE。丫、ct和6鏈上含有4個(gè)肽，|J和￡鏈含有5個(gè)環(huán)肽。（二）可變區(qū)和恒定區(qū)通過對(duì)不同骨髓蛋白或本周蛋白H鏈或L鏈的氨基酸序列比較分析發(fā)現(xiàn)其氨基端N-末端）氨基酸序列變化很大，稱此區(qū)為可變區(qū)（V）,而竣基末端（C-末端）則相對(duì)穩(wěn)定，變化很小，稱此區(qū)為恒定區(qū)。1.可變區(qū)（variableregion,V區(qū)）位于L鏈靠近N端的1/2（約含108~111個(gè)氨基酸殘基）和H鏈靠近N端的1/5或1/4（約含118個(gè)氨基酸殘基1每個(gè)V區(qū)中均有一個(gè)由鏈內(nèi)二硫鍵連接形成的肽環(huán)，每個(gè)肽環(huán)約含67~75個(gè)氨基酸殘基。V區(qū)氨基酸的組成和排列隨抗體結(jié)合抗原的特異性不同有較大的變異。由于V區(qū)中氨基酸的種類為排列順序千變?nèi)f化，故可形成許多種具有不同結(jié)合抗原特異性的抗體。L鏈和H鏈的V區(qū)分別稱為VL和VH。在VL和VH中某些局部區(qū)域的氨基酸組成和排列順序具有更高的變休程度，這些區(qū)域稱為高變區(qū)（hypervariableregion,HVR）在V區(qū)中非HVR部位的氨基酸組面和排列相對(duì)比較保守，稱為骨架區(qū)（fuameworkrugion1VL中的高變區(qū)有三個(gè)，通常分別位于第24~34、50~65、95-102位氨基酸。VL和VH的這三個(gè)HVR分別稱為HVR1、HVR2和HVR3e經(jīng)X線結(jié)晶衍射的研究分析證明，高變區(qū)確實(shí)為抗體與抗原結(jié)合的位置，因而稱為決定簇互補(bǔ)區(qū)（complementarity-determiningregi-on,CDR\VL和VH的HVR1、HVR2和HVR3又可分別稱為CDR1、CDR2和CDR3,一般的CDR3具有更高的高變程度。高變區(qū)也是Ig分子獨(dú)特型決定簇（idiotypicdeterminants）主要存在的部位。在大多數(shù)情況下H鏈在與抗原結(jié)合中起更重要的作用。(3)啟動(dòng)子：靠近每個(gè)V基因轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)的上游，含有TATA盒，控制RNA多聚酶口作用下的轉(zhuǎn)錄過程。大多數(shù)Ig的啟動(dòng)子含有許多DNA序列，包括一個(gè)保守的8個(gè)核苜酸序列，可能是核DNA結(jié)合蛋白(nuclearDNA-bindingproteins)結(jié)合部位，在轉(zhuǎn)錄過程中起著重要作用。由于核DNA結(jié)合蛋白是由其它基因所編碼，因此這種作用方式被稱為反式作用(transacting).(4)增強(qiáng)子(E):在人和小鼠和重鏈和k輕鏈中發(fā)現(xiàn)有增強(qiáng)子，其核甘酸序列為TGGTAAG0在H鏈基因中，增強(qiáng)子位于JH3'端側(cè)。當(dāng)H鏈VDJ或K鏈VJ重排后，V基因上游的啟動(dòng)子靠近增強(qiáng)子，使V(D)JC基因重排后開始更為有效的轉(zhuǎn)錄。增強(qiáng)子作用方式與啟動(dòng)子不同，呈方向非依賴方式(orientation-independentmanner),即增強(qiáng)子可作用于被轉(zhuǎn)錄基因的上游或下游。此外，增強(qiáng)子的作用是細(xì)胞特異性。已重排Ig基因的轉(zhuǎn)錄起始于TATA盒下游約20核甘酸處，轉(zhuǎn)錄至C基因后，產(chǎn)生初級(jí)RNA(primaryRNA)轉(zhuǎn)錄本，在3'端切斷后進(jìn)行多聚腺昔酸化(polyadenylation),剪接掉不編碼的內(nèi)容含子，如J區(qū)與C區(qū)之間的不編碼序列是在RNA水平上被剪接掉。2.恒定區(qū)（constantregion,C區(qū)）位于L鏈靠近C端的1/2（約含105個(gè)氨基酸殘基）和H鏈靠近C端的3/4區(qū)域或4/5區(qū)域（約從119位氨基酸至C末端＞H鏈每個(gè)功能區(qū)約含110多個(gè)氨基酸殘基，含有一個(gè)由二鏡鍵連接的50~60個(gè)氨基酸殘基組成的肽環(huán)。這個(gè)區(qū)域氨基酸的組成和排列在同一種屬動(dòng)物Ig同型L鏈和同一類H鏈中都比較恒定，如人抗白喉外毒素IgG與人抗破傷風(fēng)外毒素的抗毒素IgG,它們的V區(qū)不相同，只能與相應(yīng)的抗原發(fā)生特異性的結(jié)合，但其C區(qū)的結(jié)構(gòu)是相同的，即具有相同的抗原性，應(yīng)用馬抗人IgG第二體（或稱抗抗體）均能與這兩種抗不同外毒素的抗體（IgG）發(fā)生結(jié)合反應(yīng)。這是制備第二抗體，應(yīng)用熒光、酶、同位毒等標(biāo)記抗體的重要基礎(chǔ)。（三）功能區(qū)Ig分子的H鏈與L鏈可通過鏈內(nèi)二硫鍵折疊成若干球形功能區(qū)每一功能區(qū)domain）約由110個(gè)氨基酸組成。在功能區(qū)中氨基酸序列有高度同源性。.L鏈功能區(qū)分為L鏈可變區(qū)（VL）和L鏈恒定區(qū)（CL）兩功能區(qū)。.H鏈功能區(qū)IgG、IgA和IgD的H鏈各有一個(gè)可變區(qū)（VH）和三個(gè)恒定區(qū)（CH1.CH2和CH3洪四個(gè)功能區(qū)。IgM和IgE的H鏈各有一個(gè)可變因VH前四個(gè)恒定區(qū)CH1.CH2、CH3和CH4）共五個(gè)功能區(qū)。如要表示某一類免疫蛋白H鏈恒定區(qū)，可在C（表示恒定區(qū)）后加上相應(yīng)重鏈名稱（希臘字母）和恒定區(qū)的位置（阿拉伯?dāng)?shù)字），例如IgG重鏈CHI、CH2和CH3可分另（］用Cyl、Cy2和Cy3來表示。IgL鏈和H鏈中V區(qū)或C區(qū)每個(gè)功能區(qū)各形成一個(gè)免疫球蛋白折疊:immunoglobulinfoldjgfold），每個(gè)Ig折疊含有兩個(gè)大致平行、由二硫連接的0片層結(jié)構(gòu)（betapleatedsheets）,每個(gè)0片層結(jié)構(gòu)由3至5股反平行的多肽鏈組成?？勺儏^(qū)中的高變區(qū)在Ig折疊的一側(cè)形成高變區(qū)環(huán)(hypervariableloops),是與抗原結(jié)合的位置。.功能區(qū)的作用VL和VH是與抗原結(jié)合的部位，其中HVR(CDR)是V區(qū)中與抗原決定簇(或表位)互補(bǔ)結(jié)合的部位。VH和VL通過非共價(jià)相互作用，組成一個(gè)FV區(qū)。單位Ig分子具有2個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)(antigen-bindingsite)，二聚體分泌型IgA具有4個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn),五聚體IgM可有10個(gè)抗原結(jié)合位點(diǎn)。(2)CL和CH上具有部分同種異型的遺傳標(biāo)記。(3)CH2:IgGCH具有補(bǔ)體Clq結(jié)合點(diǎn)，能活化補(bǔ)體的經(jīng)典活化途徑。母體IgG借助CH2部分可通過胎盤主動(dòng)傳遞到胎體內(nèi)。(4)CH3:IgGCH3具有結(jié)合單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞Fc段受體的功能。IgMCH3(或CH3因部分CH4)具有補(bǔ)體結(jié)合位點(diǎn)。IgE的Cs2和Ce3功能區(qū)與結(jié)合肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞FCsRI有關(guān)。4.錢鏈區(qū)(hingeregion)錢鏈區(qū)不是一個(gè)獨(dú)立的功能區(qū)，但它與其客觀存在功能區(qū)有關(guān)。較鏈區(qū)位于CH1和CH2之間。不同H鏈較鏈區(qū)含氨基酸數(shù)目不等，al、a2、y1、y2和丫4鏈的錢鏈區(qū)較短，只有10多個(gè)氨基酸殘基；丫3和b鏈的錢鏈區(qū)較長，約含60多個(gè)氨基酸殘基，其中丫3較鏈區(qū)含有14個(gè)半胱氨酸殘基。較鏈區(qū)包括H鏈間二硫鍵，該區(qū)富含脯氨酸，不形成a-螺旋，易發(fā)生伸展及一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)VL、VH與抗原結(jié)合時(shí)此氏發(fā)生扭曲，使抗體分子上兩個(gè)抗原結(jié)合點(diǎn)更好地與兩個(gè)抗原決定簇發(fā)生互補(bǔ)。由于CH2和CH3構(gòu)型變化，顯示出活化補(bǔ)體、結(jié)合組織細(xì)胞等生物學(xué)活性。較鏈區(qū)對(duì)木瓜蛋白酶、胃蛋白酶敏感，當(dāng)用這些蛋白酶水解免疫球蛋白分子時(shí)常此區(qū)發(fā)生裂解。IgM和IgE缺乏校鏈區(qū)。醫(yī)學(xué)全在線(四)J鏈和分泌成分.J鏈(joiningchain)存在于二聚體分泌型IgA和五聚體IgM中。J鏈分子量約為15kD,由于124個(gè)氨基酸組成的酸性糖蛋白，含有8個(gè)半胱氨酸殘基，通過二硫鍵連接到U鏈或a鏈的竣基端的半胱氨酸。J鏈可能在Ig二聚體、五聚體或多聚體的組成以及在體內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)中的具有一定的作用。.分泌成分(secretorycomponent,SC)又稱分泌片(secretorypiece)，是分泌型IgA上的一個(gè)輔助成分，分子量約為75kD,糖蛋白，由上皮細(xì)胞合成，以共價(jià)形式結(jié)合到Ig分子，并一起被分泌到粘膜表面。SC的存在對(duì)于抵抗外分泌液中蛋白水解酶的降解具有重要作用。(五)單體、雙體和五聚體.單體由一對(duì)L鏈和一對(duì)H鏈組成的基本結(jié)構(gòu)，如IgG.IgD.IgE血清型IgA0.雙體由J鏈連接的兩個(gè)單體，如分泌型IgA(secretoryIgA,SIgA)二聚體(或多聚體)IgA結(jié)合抗原的親合力(avidity)要比單體IgA高。.五聚體由J鏈和二硫鍵連接五個(gè)單體，如IgM。u鏈Cys414(Cp3)和Cys575(C端的尾部)對(duì)于IgM的多聚化極為重要。在J鏈存在下，通過兩個(gè)鄰近單體IgM”鏈Cys之間以及J鏈與鄰口鏈Cys575之間形成二硫鍵組成五聚體。由粘膜下漿細(xì)胞所合成和分泌的IgM五聚體,與粘膜上皮細(xì)胞表面pIgR(poly-Igreceptor,pigR)結(jié)合，穿過粘膜上皮細(xì)胞到粘膜表面成為分泌型IgM(secretoryIgM)。(六)酶解片段.本瓜蛋白酶的水解片段Porter等最早用木瓜蛋白酶(papain)水解兔IgG,從而區(qū)劃獲知了Ig四肽鏈的基本結(jié)構(gòu)和功能。(1)裂解部位：IgG較鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近N端側(cè)切斷。(2)裂解片段:共裂解為三個(gè)片段:①兩個(gè)Fab段(抗原結(jié)合段fragmentofantigenbinding)，每個(gè)Fab段由一條完整的L鏈和一條約為1/2的H鏈組成,Fab段分子量為54kDe一個(gè)完整的Fab段可與抗原結(jié)合，表現(xiàn)為單價(jià)，但不能形成凝集或沉淀反應(yīng)。Fab中約1/2H鏈部分稱為Fd段，約含225個(gè)氨基酸殘基，包括VH、CH1和部分較鏈區(qū)。②一個(gè)Fc段(可結(jié)晶段，fragmentcrystallizable)，由連接H鏈二硫鍵和近竣基端兩條約1/2的H鏈所組成,分子量約50kDoIg在異種間免疫所具有的抗原性主要存在于Fc段。.胃蛋白酶的水解片段Nisonoff等最早用胃蛋白酶(pepsin)裂解免疫球蛋白。(1)裂解部位：較鏈區(qū)H鏈鏈間二硫鍵近C端切斷。(2)裂解片段：)F(ab')2:包括一對(duì)完整的L鏈和由鏈間二硫鍵相連一對(duì)略大于Fab中Fd的H鏈，稱為Fd',約含235個(gè)氨基酸殘基，包括VH、VH1和錢鏈區(qū)。F(ab')2具有雙價(jià)抗體活性，與抗原結(jié)合可發(fā)生凝集和沉淀反應(yīng)。雙價(jià)的F(ab')2與抗原結(jié)合的親合力要大于單價(jià)的Fab。由于應(yīng)用F(ab')2時(shí)保持了結(jié)合相應(yīng)抗原的生物學(xué)活性，又減少或避免了Fc段抗原性可能引起的副作用，因而在生物制品中有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。雖然F(ab')2與抗原結(jié)合特性方面同完整的Ig分子一樣，但由于缺乏Ig中部分，因此不具備固定補(bǔ)體以及與細(xì)胞膜表面Fc受體結(jié)合的功能。F(ab')2經(jīng)還原等處理后，H鏈間的二硫可發(fā)生斷裂而形成兩個(gè)相同的Fab，片段。)Fc'可繼續(xù)被胃蛋白酶水解成更小的片段，失去其生物學(xué)活性。二、免疫球蛋白分子的功能Ig是體液免疫應(yīng)答中發(fā)揮免疫功能最主要的免疫分子，免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能區(qū)的特點(diǎn)所決定的。(-)特異性結(jié)合抗原ig最顯著的生物學(xué)特點(diǎn)是能夠特異性地與相應(yīng)的抗原結(jié)合，如細(xì)菌、病毒、寄生蟲、某些藥物或侵入機(jī)體的其他異物。ig的這種特異性結(jié)合抗原特性是由其V區(qū)(尤其是V區(qū)中的高變區(qū))的空間構(gòu)成所決定的。ig的抗原結(jié)合點(diǎn)由L鏈和H鏈超變區(qū)組成，與相應(yīng)抗原上的表位互補(bǔ)，借助靜電力、氫鍵以及范德華力等次級(jí)鍵相結(jié)合，這種結(jié)合是可逆的，并受到pH、溫度和電解濃度的影響。在某些情況下，由于不同抗原分子上有相同的抗原決定簇，或有相似的抗原決定簇，一種抗體可與兩種以上的抗原發(fā)生反應(yīng)，此稱為交叉反應(yīng)(crossreaction\抗體分子可有單體、雙體和五聚體，因此結(jié)合抗原決定簇的數(shù)目(結(jié)合價(jià))也不相同。Fab段為單價(jià)，不能產(chǎn)生凝集反應(yīng)和沉淀反應(yīng)。F（ab1）2和單體Ig（如IgG、IgD、IgE）為雙價(jià)。雙體分泌型IgA有4價(jià)。五聚體IgM理論上應(yīng)為10價(jià)，但實(shí)際上由于立體構(gòu)型的空間位阻，一般只有5個(gè)結(jié)合點(diǎn)可結(jié)合抗原。B細(xì)胞表面Ig（Smlg）是特異性識(shí)別抗原的受體，成熟B細(xì)胞主要表達(dá)Smlg