第三章抗體-2

1、第三章 抗體,內(nèi)容提要,第一節(jié) 免疫球蛋白的結(jié)構(gòu)與功能 第二節(jié) 免疫球蛋白基因 第三節(jié) 免疫球蛋白的合成與分泌,第二節(jié) 免疫球蛋白基因,第二節(jié) 免疫球蛋白基因,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu) 二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控 三抗體多樣性的形成,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),利根川進(jìn),骨髓瘤細(xì)胞(晚期),胚胎細(xì)胞（早期）,證明：編碼V區(qū)和C區(qū)的基因成分離狀態(tài)，并在B細(xì)胞分化成熟過(guò)程中不斷進(jìn)行重排。,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),H鏈、鏈和鏈分布在不同的染色體上,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 鏈基因：由V、J、C三類基因片段組成，V、J重排編碼V區(qū)，C編碼C區(qū)。,重鏈,二硫鍵,免疫

2、球蛋白的結(jié)構(gòu)（IgG為例）,輕鏈,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 每個(gè)V基因上游都有一個(gè)L基因編碼22個(gè)氨基酸的鏈先導(dǎo)序列（信號(hào)肽）,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) V 基因編碼V區(qū)約96個(gè)氨基酸殘基。 J 基因編碼V區(qū)約10-13個(gè)氨基酸殘基。,無(wú)效基因,2號(hào)染色體,6號(hào)染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 由V、J、C三類基因組成。,22號(hào)染色體,16號(hào)染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) V基因編碼V區(qū)197個(gè)氨基酸；J基因編碼V區(qū)98110個(gè)氨基酸

3、；C基因編碼C區(qū)111214個(gè)氨基酸,22號(hào)染色體,16號(hào)染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),1、輕鏈基因結(jié)構(gòu)（ 、鏈） 鏈的基因結(jié)構(gòu) 人類有V基因約100個(gè)，J基因6個(gè)，C基因6個(gè) 小鼠有V基因2個(gè)，L基因2個(gè)，J基因4個(gè)，C基因4個(gè),22號(hào)染色體,16號(hào)染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),2、重鏈基因結(jié)構(gòu) H鏈由VDJC四類基因組成，前三個(gè)重排編碼V區(qū)，C基因編碼C區(qū)。,14號(hào)染色體,12號(hào)染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),2、重鏈基因結(jié)構(gòu) VH基因編碼V區(qū)194位氨基酸。 DH基因編碼V區(qū)95-97位氨基酸。 JH基因編碼V區(qū)98113位氨基酸。 其中D基因編碼的氨基酸位超變區(qū)CDR3，與抗體的多

4、樣性有密切的關(guān)系。,14號(hào)染色體,12號(hào)染色體,一免疫球蛋白的基因結(jié)構(gòu),2、重鏈基因結(jié)構(gòu) 人類有75-250個(gè)VH、30個(gè)D、6個(gè)JH和一系列CH基因片段 小鼠有300-1000個(gè)VH、20個(gè)D、4個(gè)JH和一系列CH基因片段,14號(hào)染色體,12號(hào)染色體,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達(dá) 鏈基因：由于有大量的V 基因，且能與J 基因任意重排，所以可獲得大量不同組合。,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達(dá) 鏈基因,人:n=-100 老鼠: n=-350,1、輕鏈基因重排與表達(dá) 鏈基因：由于V在其3端、J在其5端各有識(shí)別序列，是一個(gè)七聚體和九聚體的序列，增加了

5、隨機(jī)組合的數(shù)，轉(zhuǎn)錄出不同的mRNA。,重組信號(hào)序列,識(shí)別序列,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達(dá) 鏈基因：鏈基因重排有一個(gè)很重要的特點(diǎn)是V、J、C基因重排不是象 鏈那樣隨機(jī)組合，所以最后組合數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于 鏈。,22號(hào)染色體,16號(hào)染色體,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,1、輕鏈基因重排與表達(dá) 鏈基因：VJ組合嚴(yán)格按照 L1 V1 J1 C1; L1 V1 J3 C3 ; L2 V1 J1 C2的組合進(jìn)行連接,22號(hào)染色體,16號(hào)染色體,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,2、重鏈基因重排與表達(dá) 重鏈基因通過(guò)二次重排后形成。首先是D、J基因重排得DJ，然后是V基因與DJ重排得VDJ

6、。,DJ,VDJ,這些基因重排隨機(jī)組合，而且VH、DH和JH之間也有識(shí)別序列，連接時(shí)的移位可改變CDR3的氨基酸序列，形成多樣性。,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,3、免疫球蛋白基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 每個(gè)VH和VL基因片段都有個(gè)啟動(dòng)子（P） 未重排的VH和VL基因幾乎不發(fā)生轉(zhuǎn)錄,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,3、免疫球蛋白基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控 重排后，因增強(qiáng)子（EN）作用，轉(zhuǎn)錄效率提高原因：未重排前，轉(zhuǎn)錄能力很低；發(fā)生重排，啟動(dòng)子和增加子的間隔距離大大縮小，足以發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。也有一些其它的轉(zhuǎn)錄因子，能保證免疫球蛋白基因只有在B細(xì)胞內(nèi)才能表達(dá)。,二免疫球蛋白基因重排及表達(dá)調(diào)控,3、免疫球蛋白基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)控

7、 H鏈增強(qiáng)子2個(gè);鏈增強(qiáng)子2個(gè);鏈增強(qiáng)子2個(gè),免疫球蛋白基因的重排與表達(dá),三抗體多樣性的形成,1、胚胎細(xì)胞的基因隨機(jī)重排 V-J和V-D-J基因在B細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中重排的多樣性，這是免疫球蛋白基因的多樣性的主要來(lái)源。 小鼠的可能多樣性有：500V20D4J=4104,三抗體多樣性的形成,基因重排連接變異性 由于V、D、J基因上的識(shí)別序列連接的變化，可增加多樣性10倍。 N區(qū)（D基因兩側(cè)）變化增加多樣性約在100倍。 輕鏈和重鏈基因的組合帶來(lái)的多樣性。 以上各方面造成的多樣性約為1010-1011數(shù)量級(jí)。,三抗體多樣性的形成,2、體細(xì)胞突變 免疫球蛋白基因是在沒(méi)有抗原刺激的情況下發(fā)生重排并最終形成

8、識(shí)別不同抗原決定簇的B細(xì)胞克隆。 胚系DNA上免疫球蛋白基因片段，呈分散排列，隨著B(niǎo)細(xì)胞發(fā)育和成熟，這些基因片段重排后，形成完整的有功能基因。 V區(qū)基因在重排后仍可發(fā)生改變，這種改變是由體細(xì)胞突變產(chǎn)生的。重鏈和輕鏈V區(qū)基因均可發(fā)生體細(xì)胞突變。,第三節(jié) 免疫球蛋白的合成與分泌,第三節(jié) 免疫球蛋白的合成與分泌,一體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生 二免疫球蛋白的表達(dá)裝配和分泌,一體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生,1、初應(yīng)答和再應(yīng)答 初應(yīng)答：抗原第一次免疫后，機(jī)體血清中產(chǎn)生抗體的反應(yīng)。特點(diǎn)：產(chǎn)生抗體潛伏期長(zhǎng);抗體量少;效價(jià)低;親和力較低;消失快。IgM合成量達(dá)到高峰時(shí)IgG才出現(xiàn)。能產(chǎn)生記憶B細(xì)胞，對(duì)再次免疫應(yīng)答具有

9、重要意義。 再應(yīng)答：用與初應(yīng)答相同抗原再次或多次免疫同一動(dòng)物產(chǎn)生的應(yīng)答。特點(diǎn)：產(chǎn)生抗體潛伏期短(反應(yīng)快);抗體產(chǎn)生快且量多;維持時(shí)間長(zhǎng);IgM產(chǎn)生量變化不大，IgG量明顯升高，且產(chǎn)生其它類型的抗體，親和力增加,為什么會(huì)出現(xiàn)快速升高?,一體液免疫應(yīng)答與抗體的產(chǎn)生,2、兩類抗原的免疫應(yīng)答 依據(jù)抗原刺激產(chǎn)生抗體是否需要T細(xì)胞分： 非胸腺依賴抗原（ Ti ）：Ti抗原(如多糖等抗原），它只誘導(dǎo)初次免疫應(yīng)答，且無(wú)記憶B細(xì)胞產(chǎn)生，也無(wú)重鏈類型的轉(zhuǎn)換及親和力成熟的再次免疫應(yīng)答。 胸腺依賴抗原（ Td ）：Td抗原(如蛋白質(zhì)抗原）刺激是機(jī)體免疫應(yīng)答的第一信號(hào)，同時(shí)還需要Th細(xì)胞（發(fā)育于胸腺）及其分泌的細(xì)胞因子

10、作為第二信號(hào)，有初次和再次免疫應(yīng)答。,TCR,Ag,MHC-II,Coreceptor(CD4),抗體,抗體,不同類型抗原刺激產(chǎn)生抗體的過(guò)程不同,非胸腺依賴抗原,胸腺依賴抗原,二免疫球蛋白的表達(dá)裝配和分泌,1、免疫球蛋白mRNA 免疫球蛋白mRNA與其它mRNA無(wú)多大差異，需加帽和加poly(A)尾，并剪去一些內(nèi)含子等，成為翻譯蛋白質(zhì)的mRNA。 2、膜結(jié)合型和分泌型免疫球蛋白的表達(dá) mIg和sIg的區(qū)別在于C端(前述)，成熟B細(xì)胞表達(dá)mIg(IgM和IgD)，而漿細(xì)胞分泌sIg，這種調(diào)節(jié)主要決定于mRNA剪切和加poly(A)尾時(shí)的位點(diǎn)不同。,Structures of the Transc

11、ripts Encoding Secreted and Membrane m H-Chains,信號(hào)位點(diǎn)1,信號(hào)位點(diǎn) 2,sIg,mIg,二免疫球蛋白的表達(dá)裝配和分泌,3、B細(xì)胞發(fā)育與抗體形成 B細(xì)胞來(lái)源于骨髓干細(xì)胞，需經(jīng)原B細(xì)胞-前B細(xì)胞-幼B細(xì)胞等階段發(fā)育成成熟B細(xì)胞。 早期B細(xì)胞并不分泌免疫球蛋白，在幼B細(xì)胞階段表達(dá)膜抗體mIgM和mIgD，從骨髓遷至外周淋巴器官-接受抗原刺激-成熟B細(xì)胞-克隆分化-漿細(xì)胞和記憶B細(xì)胞。,4、抗體在細(xì)胞中裝配轉(zhuǎn)動(dòng)和分泌,Synthesis, Assembly, and Secretion of Immunoglobulin Molecules,高爾基體,內(nèi)質(zhì)