VH基因片段均为250-1000个。 人的ⅤH基因片段约为100个。 (2)D基因片段( Diveigity) 编码H链HVR3中大部分AA残基 在小鼠中共有12个片段,人的可能有10-20个左右 D基因片段只存在于H链,不存在于L链。 (3)T基因片段( Joining) 它连接V基因片段和C基因片段。 它编码HVR3的其余部分AA残基和与RVR相接的可变区AA残基(称为 第4个骨架区)。 小鼠JH有4个,人有9个JH片段,其中6个是有功能的 2、H链Ⅴ区基因片段的连接方式 V先D一J连接,然后Ⅴ与D-J连接 是通过重组酶未完成的。VNA损伤修复系统 (二)重链C区基因 1、C基因片段 小鼠H链区基因片段从5′端到3′排列的顺序是: CH-CI-Cy3-CY1-Cy 2b-CY2a-C5-Ca 人H链C区基因的排列顺序是: Cu-C8-CY3-CY 1-C E 2(Psendo 45)-CY1-CY2-C-Y 4 Cε-CE2 2、Ig类别转换( dass switch) 是指一个B细胞克隆在分化过程中,V基因不变,而CH基因片段发生不同 重排 其机制可能是通过缺失模式( deletion model)和RNA剪接( splicing)两种 机制来实现的。 (三)膜表面Jg重链基因 比较分泌型Ig的H链,多一段含穿膜的疏水性AA残基和胞浆区。所以 SiGh链的转录本要比分泌性IgH链转录本多1-2个外显子 、Ig轻链基因的结构和重排 在IgH链基因重排后,L链可变区基因片段随之发生重排。在L链中,K链 基因先发生重排,如果K基因重排无效,随即发生入基因的重排。 轻链基因由 VK,JK,Cκ基因片段组成
16 VH 基因片段均为 250—1000 个。 人的 VH 基因片段约为 100 个。 （2）D 基因片段（Diveigity） 编码 H 链 HVR3 中大部分 AA 残基。 在小鼠中共有 12 个片段，人的可能有 10—20 个左右。 D 基因片段只存在于 H 链，不存在于 L 链。 （3）T 基因片段（Joining） 它连接 V 基因片段和 C 基因片段。 它编码 HVR3 的其余部分 AA 残基和与 RVR 相接的可变区 AA 残基（称为 第 4 个骨架区）。 小鼠 JH 有 4 个，人有 9 个 JH 片段，其中 6 个是有功能的。 2、H 链 V 区基因片段的连接方式 V 先 D—J 连接，然后 V 与 D—J 连接 是通过重组酶未完成的。VNA 损伤修复系统 （二）重链 C 区基因 1、C 基因片段 小鼠 H 链区基因片段从 5＇端到 3＇排列的顺序是： Cμ—Cτ—Cγ3—Cγ1—Cγ2b—Cγ2a—Cξ—Cα 人 H 链 C 区基因的排列顺序是： Cμ—Cδ—Cγ3—Cγ1—Cε2（Psendo 基因）—Cγ1—Cγ2—C—γ4— Cε—Cε2 2、Ig 类别转换（dass switch） 是指一个 B 细胞克隆在分化过程中，V 基因不变，而 CH 基因片段发生不同 重排。 其机制可能是通过缺失模式（deletion model）和 RNA 剪接（splicing）两种 机制来实现的。 （三）膜表面 Jg 重链基因 比较分泌型 Ig 的 H 链，多一段含穿膜的疏水性 AA 残基和胞浆区。所以 SmIgH 链的转录本要比分泌性 IgH 链转录本多 1—2 个外显子。 二、Ig 轻链基因的结构和重排 在 IgH 链基因重排后，L 链可变区基因片段随之发生重排。在 L 链中，K 链 基因先发生重排，如果 K 基因重排无效，随即发生入基因的重排。 轻链基因由 Vκ，Jκ，Cκ基因片段组成。 Vλ，Jλ，Cλ Vκ，Jκ，Cκ基因片段组成。 Vλ，Jλ，Cλ
而无D基因片段 (一)K链基因的结构和重排 K链基因由VK,JK,CK基因片段重排后组成。 小鼠x基因片段数VK250 JK5(4个有功能) 人K基因片段数 VK100 JK 5 CK 1 (二)A链基因的结构和重排 是由Vλ,Jλ,Cλ基因片段经重排后组成。 小鼠λ基因片段数 Vλ3 Jλ4 CA 4 人λ基因片段数 Vλ100 Jλ Cx 6 、抗体多样性的遗传学基础 机体对外界环境中种类众多抗原刺激可产生相应的特异性抗体,推测抗体的 多样性在10以上。 抗体多样性主要由基因控制。 1、胚系( germ line)中众多的V,D,J基因片段 小鼠Ig多样化 基因片段数V区基因经重组和随机配对 多肽链 V d J 重组方式 后的多样化数目 H链 1000124 V一D- 4.8×1 4.8×107 K链 1.0×103 多样性数目不包括VM连接多样化,N区插入和体细胞突所增加的多样化 数目 2、V,D,J连接的多样化 H链基因重排过程中D-J以及Ⅴ一D一J连接时都有连接多样性存在。 L链基因重排过程中V一J连接也同样。 3、H链L链相互随机配对
17 而无 D 基因片段。 （一）K 链基因的结构和重排 K 链基因由 Vκ，Jκ，Cκ基因片段重排后组成。 小鼠κ基因片段数 人κ基因片段数 （二）λ链基因的结构和重排 是由 Vλ，Jλ，Cλ基因片段经重排后组成。 小鼠λ基因片段数 人λ基因片段数 二、抗体多样性的遗传学基础 机体对外界环境中种类众多抗原刺激可产生相应的特异性抗体，推测抗体的 多样性在 10 以上。 抗体多样性主要由基因控制。 1、胚系（germ line）中众多的 V，D，J 基因片段 小鼠 Ig 多样化 多肽链 基因片段数 V 区基因 重组方式 经重组和随机配对 V D J 后的多样化数目 H 链 1000 12 4 V—D—J 4.8×104 4.8×107 K 链 250—4 V—J 1.0×103 多样性数目不包括 VM 连接多样化，N 区插入和体细胞突 所增加的多样化 数目。 2、V，D，J 连接的多样化 H 链基因重排过程中 D—J 以及 V—D—J 连接时都有连接多样性存在。 L 链基因重排过程中 V—J 连接也同样。 3、H 链 L 链相互随机配对 Vκ 250 Jκ 5（4 个有功能） Cκ 1 Vκ 100 Jκ 5 Cκ 1 Vλ 3 Jλ 4 Cλ 4 Vλ 100 Jλ 6 Cλ 6
如小鼠的H链和K链随机配对后推放其多样性可达48×107,如果再加上 H链与λ链的随机配对其多样性就更多了。 4、N区的插入 在IgH链基因片段重排过程中,有时可通过无模板( ntntimplate)指导的机 制,在重组后D基因片段的两侧即 VH-DH或DH-JH连接处额外插入称为N区的几个核苷酸。 N区不是由胚系基因所编码。在N区插入前,先通过外切酶切除VHDH 或DH-J连接处几个碱基对,然后通过末端脱氧核苷酸转移酶连接上N区。由 于额外插入了N区,可发生移码突变,使插入部位以及下游的密码子发生改变, 从而编码不同的AA,大大增加了抗体的多样性。 5、体细胞突变 体细胞在发育过程中可发生基因的突变。B细胞的点突变主要发生在V基 因。这样扩展了基因片段重排的多样性 第四节Ig的功能及各类Ig的生物学活性 Ig分子的功能 免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能区的特点所决定的 (一)特异性结合抗原 这种结合抗原特性是由V区的空间构型所决定的。 1、其结合点是由L链和H链超变区组成。与相应Ag上的表位互补。 2、靠次做键结合(静电力,H键及范德华力) 结合是可逆的,受PH,温度机电解质浓度影响 3、结合Ag决定簇的数目一—即结合价。 Fab段为单价 F(ab’)2和单体Ig为双价 双体分泌型IgAO4WH Igm理论上为10价,但由于空间位阻,一般只有5价。 4、B细胞的Smg结合Ag (二)活化补体 1、IgM, Iggi,IgG2,lgG3,可通过经典途径活化补体。 IgG补体结合位点为CH2, IgM补体结合位点为CH3, 活化补体需要IgG2个分子以上
18 如小鼠的 H 链和 K 链随机配对后推放其多样性可达 4.8×107，如果再加上 H 链与λ链的随机配对其多样性就更多了。 4、N 区的插入 在 IgH 链基因片段重排过程中，有时可通过无模板（ntntimplate）指导的机 制，在重组后 D 基因片段的两侧即 VH—DH 或 DH—JH 连接处额外插入称为 N 区的几个核苷酸。 N 区不是由胚系基因所编码。在 N 区插入前，先通过外切酶切除 VH—DH 或 DH—JH 连接处几个碱基对，然后通过末端脱氧核苷酸转移酶连接上 N 区。由 于额外插入了 N 区，可发生移码突变，使插入部位以及下游的密码子发生改变， 从而编码不同的 AA，大大增加了抗体的多样性。 5、体细胞突变 体细胞在发育过程中可发生基因的突变。B 细胞的点突变主要发生在 V 基 因。这样扩展了基因片段重排的多样性。 第四节 Ig 的功能及各类 Ig 的生物学活性 一、Ig 分子的功能 免疫球蛋白所具有的功能是由其分子中不同功能区的特点所决定的。 （一）特异性结合抗原： 这种结合抗原特性是由 V 区的空间构型所决定的。 1、其结合点是由 L 链和 H 链超变区组成。与相应 Ag 上的表位互补。 2、靠次做键结合（静电力，H 键及范德华力） 结合是可逆的，受 PH，温度机电解质浓度影响。 3、结合 Ag 决定簇的数目——即结合价。 Fab 段为单价。 F（ab＇）2 和单体 Ig 为双价。 双体分泌型 IgAO 4WH 。 Igm 理论上为 10 价，但由于空间位阻，一般只有 5 价。 4、B 细胞的 Smjg 结合 Ag。 （二）活化补体 1、IgM，IgG1，IgG2，IgG3，可通过经典途径活化补体。 IgG 补体结合位点为 CH2， IgM 补体结合位点为 CH3， 活化补体需要 IgG2 个分子以上
活化补体需要IgM一个分子即可。 2、凝聚的IgA, IggatigE等可通过替代途径活化补体。 (三)结合Fc受体 很多细胞有Fc受体,而且不同Ig的Fc结合不同的细胞 1、IgE的Fc段受体 IgE由于其Fc段结构和特点,又在游离情况下当有相应受体的细胞结合 称为亲细胞抗体( cytordilrt antibody)。 2、调理吞噬作用 调理作用( cpsonigation)指Ab补体C3b,C4b等调理素( opsonin)促进吞 噬细胞吞噬细菌素颗粒性抗原的作用。 热不称定调理素( hent-labile opsonin)指补体对热不稳定,57℃灭活,抗体 则称为热稳定调理素。 补体与抗体同时发挥调理吞噬作用,则称为联合调理作用, 人的IgG1,IgG3亚对于调理吞噬起主要作用。 Ab的调理机制 ①在抗原颗粒和吞噬细胞之间“搭桥”加强吞噬细胞的吞噬作用。 ②两者结合后,改变的表面电荷降低两者之间的静电排斥力。 ③Ab中和某些细菌表面的抗吞噬物质(如肺炎球菌的莫膜),使吞噬细胞 易于吞噬。 ④两者结合后,吞噬细胞被活化 3、发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用( Antibod diependeut cell- med inted eytotokioity,APCC)很多细胞有 IgG Fc受体,如中性,单核,巨噬,NK,K嗜 酸细胞等。目前已知,IK细胞发挥ADCC效应时,两者结合后,刺激NK细胞 合成和分泌FNF和IFN等细胞因子,同时释放颗粒溶解等细胞 (四)结合的葡萄球菌A蛋白的PA( staphy lococcus protein A,SPA) 人 IgG Fc段能非特异地与SPA结合,应用于免疫学技术中,如纯化IgG, 代替第二Ab用于标记技术。 (五)通过胎盘 IgG是唯一能通过胎盘的Ab。 、各类Ig分子的生物学活性 (自学) 第五节免疫球蛋白分子的超家族
19 活化补体需要 IgM 一个分子即可。 2、凝聚的 IgA，IgGAT IgE 等可通过替代途径活化补体。 （三）结合 Fc 受体 很多细胞有 Fc 受体，而且不同 Ig 的 Fc 结合不同的细胞。 1、IgE 的 Fc 段受体 IgE 由于其 Fc 段结构和特点，又在游离情况下当有相应受体的细胞结合， 称为亲细胞抗体（cytordilrt antibody）。 2、调理吞噬作用 调理作用（cpsonigation）指 Ab 补体 C3b，C4b 等调理素（opsonin）促进吞 噬细胞吞噬细菌素颗粒性抗原的作用。 热不称定调理素（hent-labile opsonin）指补体对热不稳定，57℃灭活，抗体 则称为热稳定调理素。 补体与抗体同时发挥调理吞噬作用，则称为联合调理作用。 人的 IgG1，IgG3亚 对于调理吞噬起主要作用。 Ab 的调理机制： ① 在抗原颗粒和吞噬细胞之间“搭桥”加强吞噬细胞的吞噬作用。 ② 两者结合后，改变的表面电荷降低两者之间的静电排斥力。 ③ Ab 中和某些细菌表面的抗吞噬物质（如肺炎球菌的莫膜），使吞噬细胞 易于吞噬。 ④ 两者结合后，吞噬细胞被活化。 3、发挥抗体依赖的细胞介导的细胞毒作用（Antibod diependeut cell-medinted eytotokioity,APCC）很多细胞有 IgG Fc 受体，如中性，单核，巨噬，NK，K1嗜 酸细胞等。目前已知，IK 细胞发挥 ADCC 效应时，两者结合后，刺激 NK 细胞 合成和分泌 FNF 和 IFN 等细胞因子，同时释放颗粒溶解等细胞。 （四）结合的葡萄球菌 A 蛋白的 PA（staphylococcus protein A,SPA） 人 IgG Fc 段能非特异地与 SPA 结合，应用于免疫学技术中，如纯化 IgG， 代替第二 Ab 用于标记技术。 （五）通过胎盘 IgG 是唯一能通过胎盘的 Ab。 二、各类 Ig 分子的生物学活性 （自学） 第五节 免疫球蛋白分子的超家族
应用DNA序列分析和ⅹ晶体衍射分析等研究表明,许多细胞膜表面和机体 某些蛋白质分子,其多肽链折叠方式与Ig折叠相似,在DNA水平和氨基酸序列 上与IgV区或C区有较多的同源性,它们可能从同一原始祖先基因往复制和突 变衍生而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族( Immaneglobulin gene superfamily),这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族 (Immaneglobulin superfamily, IGSF) 免疫球蛋白超家族的组成 由于细胞表面标记,单克隆抗体以及基因工程研究的进展,近年来发现属于 IGSF的成员已达近百种,主要包括: 1、T,B细胞抗原识别受体和信号传守分子 2、MHC及相关分子。 3、Ig受体 4、某些细胞因子受体 5、神经系统功能相关分子。 6、部分白细胞分化抗原(CD) 二、免疫球蛋白超家族的特点 1、IGSF的结构特点 IGSF的成员均含有1—7个多样功能区。 功能区的二级结构是由3-5股仪平行β折叠腹各自形成两个平行B片层的 平面。 大多数功能区内有一个二硫键;垂直连接两个B片层使之成为一个球形结 构,肽链的这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠( Ig gold)。 根据IGSF功能区中Ig折叠方式,两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及 与IgV区或C区同源性的程度,IGSF功能区可分为V区,C1组和C2组。 (1)V组 两个半胱氨酸之间含65-75个AA残基,有9个反平β折叠股。 (2)C 两个半胱氨酸之间含50-60个AA残基,有7个反平行β折叠股 (3)C2组 介于Ⅴ组和C1组之间,两个半胱氨酸之间含50-60个AA残基,有7个B 折叠股。但功能区的AA排列顺序类似V组。 2、IGSF的功能特点 IGSF的功能是以识别为基础,因此又称为识别球蛋白超家族( cognoglobuin superfamily)。ISGF识别的基本方式有以下几种
20 应用 DNA 序列分析和 X 晶体衍射分析等研究表明，许多细胞膜表面和机体 某些蛋白质分子，其多肽链折叠方式与 Ig 折叠相似，在 DNA 水平和氨基酸序列 上与 IgV 区或 C 区有较多的同源性，它们可能从同一原始祖先基因往复制和突 变衍生而来。编码这些多肽链的基因称为免疫球蛋白基因超家族（lmmaneglobulin gene superfamily），这一基因超家族所编码的产物称为免疫球蛋白超家族 （lmmaneglobulin superfamily, IGSF）。 一、免疫球蛋白超家族的组成 由于细胞表面标记，单克隆抗体以及基因工程研究的进展，近年来发现属于 IGSF 的成员已达近百种，主要包括： 1、T，B 细胞抗原识别受体和信号传守分子。 2、MHC 及相关分子。 3、Ig 受体。 4、某些细胞因子受体。 5、神经系统功能相关分子。 6、部分白细胞分化抗原（CD）。 二、免疫球蛋白超家族的特点。 1、IGSF 的结构特点 IGSF 的成员均含有 1—7 个多样功能区。 功能区的二级结构是由 3—5 股仪平行β折叠腹各自形成两个平行β片层的 平面。 大多数功能区内有一个二硫键；垂直连接两个β片层使之成为一个球形结 构，肽链的这种折叠方式称为免疫球蛋白折叠（Ig gold）。 根据 IGSF 功能区中 Ig 折叠方式，两个半胱氨酸之间氨基酸残基的数目以及 与 IgV 区或 C 区同源性的程度，IGSF 功能区可分为 V 区，C1组和 C2组。 （1）V 组 两个半胱氨酸之间含 65—75 个 AA 残基，有 9 个反平β折叠股。 （2）C1 组 两个半胱氨酸之间含 50—60 个 AA 残基，有 7 个反平行β折叠股。 （3）C2 组 介于 V 组和 C1 组之间，两个半胱氨酸之间含 50—60 个 AA 残基，有 7 个β 折叠股。但功能区的 AA 排列顺序类似 V 组。 2、IGSF 的功能特点 IGSF 的功能是以识别为基础，因此又称为识别球蛋白超家族（cognoglobuin superfamily）。ISGF 识别的基本方式有以下几种